Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 446
Статья научная
В статье представлена концепция ускоренной, двухэтапной разработки унифицированного транспортного модуля на базе электроракетного двигателя холловского типа КМ-10, способного работать на различных режимах по напряжению и мощности электропитания. На первом этапе на базе эксплуатируемой спутниковой платформы, снабжаемой двумя двигателями КМ-10, создаётся малоразмерный прототип транспортного модуля энерговооружённостью ~15 кВт для проведения космического эксперимента. На втором этапе модифицированием прототипа транспортного модуля путём увеличения числа двигателей и замены штатных солнечных батарей платформы на новые, более мощные гибкие батареи, апробированные в космическом эксперименте, создаётся унифицированный транспортный модуль энерговооружённостью ~50 кВт как средство энергодвигательного обеспечения для эффективного решения широкого круга задач в околоземном пространстве. Показано, что такой модуль, используемый в комплексе с ракетами-носителями среднего и тяжёлого классов, может обеспечить значительно меньшую удельную стоимость доставки полезных грузов на окололунную орбиту по сравнению с традиционными средствами на базе жидкостных ракетных двигателей.
Бесплатно
Космическая погода и риски космической деятельности
Статья научная
В статье дается обзор факторов космической погоды и их воздействия на околоземное космическое пространство и космическую деятельность. Солнечная активность и ее проявления в виде повышенных потоков жесткого электромагнитного и корпускулярного излучения рассмотрены как основной источник космической погоды, создающей опасность для космонавтов, космических аппаратов (КА) и Международной космической станции. Качественно оценено прямое или косвенное воздействие факторов космической погоды (галактические космические лучи, радиационные пояса, солнечные космические лучи, электромагнитные излучения), геомагнитных бурь и суббурь на радиационную безопасность космонавтов, поверхностную и объемную электризацию КА, деградацию солнечных батарей и материалов КА, одиночные сбои в электронике, аномальное торможение КА и потерю высоты орбиты, на радиосвязь и работу космических радиосистем. В периоды сильных геомагнитных возмущений и бурь повышается общий уровень опасности в результате возрастания уровня корпускулярной радиации, возникновения возмущения ионосферы и ионосферных неоднородностей, распухания атмосферы, генерации геомагнитно-индуцированных токов, облегчаются условия проникновения в магнитосферу энергичных частиц галактических и солнечных космических лучей. Приводятся примеры воздействий различных факторов космической погоды, в т. ч. экстремальных проявлений, на космическую технику и технологии.
Бесплатно
Космическая система оперативного мониторинга земной поверхности на базе малых космических аппаратов
Статья научная
В настоящей статье представлены основные результаты проектно - поисковых исследований по созданию космической системы оперативного мониторинга земной поверхности на базе малых космических аппаратов1 дистанционного зондирования Земли, обеспечивающей оперативное получение высокодетальных изображений земной поверхности с разрешением 0,7-1,0 м, захватом 20 км и точностью привязки получаемых изображений в плане 15 м с высоты орбиты ~300 км при массе космического аппарата ~200 кг с высокой периодичностью (не реже 1,0-1,5 ч). Указанные параметры соответствуют современному мировому уровню и вполне достижимы для отечественной промышленности.
Бесплатно
Космические радиоизотопные термоэлектрические генераторы на америции-241
Статья научная
В связи с дефицитностью радионуклида плутония-238, использовавшегося ранее в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГ) в качестве источника электроэнергии космических аппаратов для исследования дальнего космоса, рассмотрена и обоснована возможность разработки РИТЭГ, в котором в качестве первичного источника энергии использован радионуклид америций-241, имеющий период полураспада 432 года. Рассмотрены общие сведения об америции-241 и состояние работ по применению америция-241 в РИТЭГ. Представлены конструкционные схемы РИТЭГ на америции-241 для электрических мощностей 1...5 и 5.50 Вт и экспериментальные образцы микромодульной низкотемпературной и двухкаскадной среднетемпературной термоэлектрической батареи. Сравнение параметров РИТЭГ на америции-241 и плутонии-238 в диапазоне электрических мощностей 1.30 Вт показало, что РИТЭГ электрической мощностью более 10 Вт как на америции-241, так и на плутонии-238 имеют близкие значения КПД, оцениваемые в ~7%. Обсуждены существующие возможности и проблемы, требующие решения, для создания РИТЭГ космического назначения на америции-241 с использованием существующих и перспективных термоэлектрических материалов.
Бесплатно
Космические системы связи разработки ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королёва
Статья научная
Систематизированы результаты создания и эксплуатации спутников связи первого поколения «Молния» и последнего поколения «Ямал», а также проектно-концептуальных исследований возможности создания глобальной системы связи. Спутник связи «Молния» в РКК «Энергия» сразу проектировали для штатной системы связи по территории Советского Союза. После первых четырех успешных пусков изготовление и эксплуатацию спутников передали в АО «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва». Всего было 164 успешных пуска спутников серии «Молния». Описаны проводившиеся, в т. ч. на пилотируемых объектах, эксперименты по созданию новых высокоэффективных средств связи. Рассмотрена возможность создания глобальной системы связи на основе трех спутников массой 17...20 т на геостационарной орбите с лучшими эксплуатационными характеристиками относительно многоспутниковых систем. Спутник создается путем стыковки на геостационарной орбите космической платформы и двух модулей полезной нагрузки, причем эти модули могут заменяться в процессе эксплуатации. Платформа может быть создана на основе тонкопленочных солнечных батарей мощностью 60...80 кВт и на основе двухрежимной термоэмиссионно-термоэлектрической ядерно-энергетической установки мощностью 400 кВт в режиме электроракетной доставки и 160 кВт в режиме электропитания функциональной аппаратуры с ресурсом 15.20 лет. Приведены результаты создания и более чем 10-летней эксплуатации геостационарных спутников связи - сначала «Ямал-100», а затем «Ямал-200». Спутник создавался по новым для российской космической промышленности технологиям. Показана высокая эффективность созданных на основе отечественных технологий спутников связи. Доля «Ямал-100» в общем балансе функционирующих российских транспондеров составляла 10%, однако он обеспечивал 60% объема трансляции региональных и 50% трансляции центральных ТВ-программ и 25% пользовательского доступа в Интернет. Показано, что на базе созданной платформы «Ямал» открываются широкие возможности для создания автоматических космических аппаратов различного назначения.
Бесплатно
Космический комплекс для решения энергоклиматических проблем на Земле
Статья научная
Для решения энергоклиматических проблем на Земле предлагается создать космический комплекс, в состав которого должны входить система энергоснабжения Земли из космоса и космическая система регулирования термического режима атмосферы Земли, чьи элементы предполагается производить лунной промышленной инфраструктурой, использующей ресурсы Луны.
Бесплатно
Космический порт для доставки экипажа на поверхность Луны
Статья научная
Успех программы «Международная космическая станция» вдохновил его партнеров совместно рассмотреть возможные шаги в освоении космоса за пределами низкой околоземной орбиты. При этом приоритеты национальных программ партнеров (Луна, Марс, астероиды) оказались различными. Понимание преимуществ продвижения в дальний космос объединенной командой привело всех партнеров к выводу о целесообразности создания окололунной посещаемой (пересадочной) платформы, которая станет Космическим портом и будет способствовать реализации национальных программ. В настоящее время широко обсуждается концепция Космического порта, расположенного на окололунной вертикальной гало-орбите. Космический порт рассматривается как транспортный узел для поддержки программ освоения дальнего космоса: миссий к Луне, астероидам, Марсу, другим естественным и искусственным объектам за пределами околоземного пространства. В статье сравниваются схемы доставки экипажа на поверхность Луны с использованием лунного взлетно-посадочного комплекса, базирующегося и обслуживаемого в составе Космического порта. Использование Космического порта значительно снижает временные ограничения при проведении транспортных операций и обеспечивает условия для многоразового использования лунного корабля.
Бесплатно
Космический эксперимент «Микроспутник» на Российском сегменте Международной космической станции
Статья научная
Последнее десятилетие принесло серьезные изменения в наше понимание природы грозовых разрядов, что было также связано и с космическими исследованиями. Новый физический процесс, названный «земные гамма-всплески», был обнаружен в начале 1990-х гг. Он характеризуется исключительно мощными гамма-всплесками и радиочастотными импульсами, которые создают радиоизлучение в широкой полосе частот. Для исследования новых физических процессов при высотных атмосферных грозовых разрядах и механизмов формирования в них гамма-вспышек, инфракрасных и ультрафиолетовых излучений, электромагнитных излучений в широком диапазоне частот необходимо проводить в ионосфере, с беспрецедентно высоким (точнее единиц микросекунд) временным разрешением, синхронные измерения в оптическом радио - и гамма-диапазонах. Академический микроспутник «Чибис-М» 25 января 2012 г. выведен с использованием инфраструктуры Российского сегмента Международной космической станции на автономную круговую орбиту высотой 513 км, наклонением 52°.
Бесплатно
Космодром «Восточный» - будущее российской космонавтики
Статья научная
Рассмотрена необходимость создания нового космодрома для независимого выхода в космос с территории России и реализации масштабных космических проектов, в т. ч. пилотируемых. Приведена статистика пусков ракет-носителей ведущими космическими странами за последние восемь лет, и показана ведущая роль России в оказании пусковых услуг. В настоящее время большая часть пусков производится с арендуемого у республики Казахстан космодрома Байконур. Обсуждаются условия выбора места для нового космодрома и основные факторы, определившие место создания космодрома «Восточный» в Амурской области, включая географический и политический, возможность использования местных ресурсов, а также, в качестве правопреемника, военного космодрома «Свободный». В качестве средств выведения планируется использование семейства ракет-носителей «Ангара». Приведены этапы создания космодрома и система взаимодействия, координации и управления деятельностью разноведомственных органов, участвующих в строительстве. Подчеркивается, что освоение космоса с территории Амурской области является наиболее масштабным проектом освоения региона.
Бесплатно
Краткий обзор международных конференций SPACE 2014
Статья обзорная
Представлен краткий обзор докладов конференций по космонавтике, проведенных Американским институтом аэронавтики и астронавтики (American Institute of Aeronautics and Astronautics - AIAA) в августе 2014 г. (г. Сан-Диего, США). В обзоре упомянуто 86 докладов (около четверти) конференций AIAA Space Conference и AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference. Тематика докладов весьма обширна. Рассматривались перспективные проекты пилотируемых полетов за пределами околоземного пространства - окололунные полеты, миссии к окололунным точкам либрации, к астероидам и Марсу. Ряд сообщений включал комплексный взаимосвязанный анализ подобных миссий. Значительное число докладов было связано с различными аспектами околоземных космических полетов, такими как сближение на орбите и орбитальные инспекции, наблюдение Земли и космических объектов, многоспутниковые системы. Традиционно были представлены результаты разработки новых методов динамики полета.
Бесплатно
Криогенные пластичные смазки для ракетно-космической техники
Статья научная
В статье сформулированы требования к криогенным пластичным смазкам, применяемым в ракетно-космической технике. Представлены данные о смазках на основе перфторполиэфирной жидкости ФЭН. Предложены новые методы контроля смазок, позволяющие исследовать их химический состав и низко -температурные характеристики. Приведены результаты работы по исследованию аналогов ранее применявшихся криогенных смазок НИКА, НИРА и «Аметист». Практическая значимость работы подтверждена внедрением низкотемпературных смазок «Север», применяемых в настоящее время в изделиях ракетнокосмической техники, а также успешным использованием разработанных методов при входном контроле смазок в РКК «Энергия».
Бесплатно
Критерий точности и анализ многоспутниковых систем непрерывного наблюдения земли
Статья научная
В статье предложен критерий анализа точностных характеристик возможных структур прикладных спутниковых систем наблюдения (ССН) объектов на поверхности Земли и/или в приземном слое. Данный критерий не связан с особенностями бортовой аппаратуры, а учитывает структуру и динамику ССН. В основу данного критерия положено рассмотрение точности определения географических координат объектов. Приведен алгоритм численного моделирования ССН. Представлены сравнительные оценки точности для различных типов ССН. Рассмотрены точностные характеристики кинематически правильных и околополярных спутниковых систем при различных вариантах их построения. Описаны основные проектно-баллистические параметры, определяющие точность ССН и влияющие на стоимость их создания, а также показан характер влияния данных параметров. Результаты могут использоваться для начального выбора конфигурации ССН на этапе предварительного проектирования.
Бесплатно
Статья научная
В рамках космического эксперимента «Ураган» на борт Российского сегмента Международной космической станции доставлена научная аппаратура «Фотоспектральная система». С целью отработки методов съемки и синхронного селективного спектрометрирования участков земной поверхности данной научной аппаратурой была проведена серия синхронных трехуровневых экспериментов. В статье приведено описание аппаратуры «Фотоспектральная система» и некоторые результаты анализа данных, полученных с борта Российского сегмента Международной космической станции в ходе проведения летной отработки аппаратуры.
Бесплатно
Малый космический аппарат с магнитным парусом на высокотемпературных сверхпроводниках
Статья научная
Предлагается создание малого космического аппарата (МКА) для проведения эксперимента по использованию высокотемпературных сверхпроводников и материалов с памятью формы. Целью эксперимента является проверка технологической возможности создания сильного магнитного поля на МКА с помощью высокотемпературных сверхпроводников с использованием материалов с памятью формы для раскрываемых конструкций большой площади, а также исследование взаимодействия магнитного поля с плазмой солнечного ветра и возникающего при этом силового воздействия на МКА. Данная статья носит дискуссионный характер и позволяет по-новому взглянуть на возможность применения новых технологий в космической технике.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки математической модели динамики двухприводной электромеханической рулевой машины системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя пилотируемого транспортного корабля. В основу разработки математической модели рулевой машины положены математическая модель магнитоэлектрического двигателя (электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов), а также математические модели электромеханических приводов и систем. В статье проводится декомпозиция рулевой машины на составляющие функциональные элементы, и разрабатываются уравнения для момента инерции присоединённых к валам магнитоэлектрических двигателей подвижных частей рулевой машины, полного момента сопротивления вращению валов магнитоэлектрических двигателей и КПД редуктора. Выполняется агрегирование нелинейной математической модели динамики двухприводной электромеханической рулевой машины. Приводятся результаты апробации разработанной математической модели динамики такой рулевой машины для варианта её эксплуатации с функционированием одного из магнитоэлектрических двигателей и нахождением второго магнитоэлектрического двигателя в «холодном» резерве и для варианта её эксплуатации с функционированием обоих магнитоэлектрических двигателей. Расчётные графики переходных характеристик и данные экспериментов имеют расхождение менее 3%, что указывает на корректность разработанной математической модели двухприводной электромеханической рулевой машины.
Бесплатно
Статья научная
Новый периферийный стыковочный механизм входит в состав стыковочного агрегата, проект которого соответствует международному стандарту систем стыковки (IDSS). Кинематика механизма основана на платформе Гью-Стюарта. Для преобразования энергии сближения космических аппаратов используются пружинные механизмы, но традиционное демпфирование заменено накоплением энергии, поэтому конструкция содержит новые устройства. Математическая модель динамики стыковочного механизма, описанная в данной работе, учитывает все его основные особенности - кинематику, инерцию и формирование внутренних активных сил отдельными устройствами. Вместе с уравнениями динамики космических аппаратов и алгоритмами анализа контактного взаимодействия стыковочных агрегатов она входит в математическую модель стыковки, которая используется для анализа кинематики и динамики этого процесса от первого контакта до завершения стягивания.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы передачи, приема, преобразования и потребления энергии лазерного и СВЧ-излучений с Земли или космических энергетических станций. Предложена классификация перспективных систем дистанционного электропитания космических аппаратов (КА). Рассмотрена целесообразность применения дистанционного электропитания КА в различных случаях эксплуатации космической техники. Поставлена задача оценки возможностей существующих систем электроснабжения КА по приему и преобразованию излучения от дополнительных источников. Проведен анализ критериев качества импульсного или быстро меняющегося поступления энергии в систему электроснабжения КА. Рассмотрены структуры типовых каналов электропотребления системы электроснабжения КА. Описана эквивалентная схема замещения приемников импульсного или быстро меняющегося излучения. Предложена математическая модель канала электропотребления при неравномерном режиме поступления энергии на фотоэлектрические преобразователи. Представлены результаты математического моделирования, и проведен их анализ.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки математической модели динамики цифровой релейной системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя пилотируемого транспортного корабля. В основу разработки математической модели системы положены математические модели магнитоэлектрического двигателя (электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов) и двухприводной электромеханической рулевой машины, а также математические модели электромеханических приводов и систем. В статье проводится декомпозиция цифровой релейной электромеханической системы на составляющие функциональные элементы. Проводятся расчёты параметров составляющих функциональных элементов системы. Выполняется агрегирование нелинейной математической модели динамики цифровой релейной электромеханической системы. Приводятся результаты апробации разработанной математической модели динамики такой цифровой релейной электромеханической системы для варианта её эксплуатации с функционированием одного из магнитоэлектрических двигателей рулевой машины и нахождением второго магнитоэлектрического двигателя в «холодном» резерве и для варианта её эксплуатации с функционированием обоих двигателей.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки математической модели магнитоэлектрического двигателя постоянного тока рулевой машины жидкостного ракетного двигателя. В соответствии с теорией электрических машин, в математической модели рассматриваемого электродвигателя применяется единый электромагнитный коэффициент. Показывается, что повысить точность математической модели электродвигателя возможно путём применения вместо одного единого электромагнитного коэффициента двух различных коэффициентов математической модели: коэффициента электромагнитной скоростной связи и коэффициента моментной характеристики. Разрабатываются и предлагаются методы идентификации параметров математической модели магнитоэлектрического двигателя постоянного тока, имеющего естественную и искусственную статические характеристики, включающие определение его экспериментальных статических характеристик, вычисление значений параметров статических характеристик методом линейной регрессии и вычисление значений параметров математической модели электродвигателя по предлагаемым формулам.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена совокупность математических моделей, необходимая для формализации задачи параметрического синтеза энергодвигательного комплекса системы транспортно-технического обеспечения орбитальной группировки космических аппаратов. Представлена классификация математических моделей энергодвигательных комплексов и их наиболее характерные примеры. Использование разработанных моделей позволяет формализовать и решить задачу оптимизации проектных параметров энергодвигательных комплексов системы транспортно-технического обеспечения с учетом неопределенности исходной информации.
Бесплатно
