Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 466
Контактные силы в аравнениях движения космических аппаратов при стыковке и причаливании
Статья научная
Стыковка и причаливание космических аппаратов представляют собой управляемые механические процессы их сборки на орбите, которые реализуются с использованием активного и пассивного стыковочных агрегатов. Направляющие поверхности агрегатов обеспечивают уменьшение их боковых и угловых рассогласований при сближении. Модели контактного взаимодействия этих поверхностей при стыковке и причаливании можно разделить на два класса. Контакты двух тел (звеньев механизмов и стыковочных агрегатов) с несколькими степенями свободы и соизмеримой массой рассматриваются в первом классе моделей как динамические процессы и описываются дифференциальными уравнениями движения с временно наложенными односторонними ограничениями (связями). Моделирование контактов уравнениями связей приводит к дифференциально-алгебраическим уравнениям и является вычислительно менее эффективным. Описание контактов направляющих поверхностей через их внедрение и контактную жесткость обеспечивает аналогичный результат при высокой гибкости и вычислительной эффективности моделирования...
Бесплатно
Концептуализация разработки бортовых лазерных локационных систем космических аппаратов
Статья научная
В работе представлен новый подход к разработке бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС), используемых при сближении и стыковке космических аппаратов. При этом подходе учитываются требования к аппаратуре и специфика ее применения. Описан порядок проведения расчетных оценок, используемый при концептуализации ЛЛС, который основан на имеющемся опыте разработки различных бортовых ЛЛС для перспективных космических аппаратов и результатах исследований по их реализации. На основе известного уравнения лазерной локации получены выражения для оценки динамического диапазона измерений ЛЛС при различных геометрических и отражательных характеристиках пассивного объекта. Обобщен имеющийся опыт наземных испытаний лазерной локационной аппаратуры, который может быть использован при испытаниях и отработке перспективных бортовых ЛЛС, и представлено описание необходимого оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты концептуально-проектных исследований облика электро -ракетного разгонного блока (ЭРБ) - космического транспортного блока (буксира) с маршевыми электроракетными двигателями (ЭРД), питаемыми от солнечных батарей. Рассмотрена задача развёртывания многоплоскостной низкоорбитальной группировки малых космических аппаратов (МКА) с использованием ЭРБ. Смену плоскостей орбиты функционирования МКА предложено формиро вать на основе учёта влияния разности скоростей прецессии опорной и рабочей орбит из-за влияния нецентрально сти гравитационного поля Земли. Определены требования к энергодвигательной системе ЭРБ с учетом её работы для компенсации аэродинамического сопротивления в процессе ожидания на опорной орбите поворота плоскости орбиты функционирования МКА. Показана возможность при использовании четырёх ЭРБ на основе ЭРД типа «стационарный плазменный двигатель» в качестве маршевых двигателей и арсенид-галлиевых солнечных батарей осуществить развёртывание на орбите высотой 600 км в четырёх плоскостях орбитальной группировки из 24 малых КА массой ~250 кг каждый одним пуском РН среднего класса типа «Союз-2.1б».
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрена задача взаимоувязанного развития наземной космической инфраструктуры и орбитальной группировки космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Ввиду значительного количества элементов космического и наземного сегментов космической системы ДЗЗ неоднородной структуры необходим механизм разработки её концепций с получением уточнённых исходных данных для определения мер по оптимизации конфигурации наземного сегмента ДЗЗ в географической составляющей с оснащением приёмных комплексов, предусматривающих приём целевой информации с высокопроизводительных космических аппаратов ДЗЗ. Приведены тенденции развития средств и технологий передачи целевой информации ДЗЗ, в частности - состояние магистральной сети высокоскоростной оптической линии связи в целях определения возможных мест размещения элементов наземного сегмента ДЗЗ. Введены показатели, системно характеризующие возможности распределённой сети пунктов приёма информации. На основе полученных данных выявлены системные закономерности в развитии наземного сегмента по приёму целевой информации ДЗЗ в зависимости от состояния орбитальной группировки ДЗЗ, определяющие дальнейшую выработку стратегии развития наземной космической инфраструктуры ДЗЗ.
Бесплатно
Концепция комплекса систем жизнеобеспечения экипажей межпланетных экспедиций
Статья научная
В статье определен состав систем, обеспечивающих регенерацию воды и кислорода из продуктов жизнедеятельности экипажа в замкнутом физико-химическом комплексе системы жизнеобеспечения межпланетных космических экспедиций. Это комплекс с модернизированными системами регенерации воды из всех возможных источников, с обезвоженными рационами питания, системой регенерации кислорода из диоксида углерода на основе электролиза диоксида углерода с получением кислорода и монооксида углерода с его последующей гидрогенизацией до воды и метана, и с включением биологических звеньев. Такой комплекс может быть создан как базовый на основе модернизации комплекса систем жизнеобеспечения станций «Мир» и МКС как для лунных и межпланетных полетов, так и для полетов на орбите Земли. При этом значительно уменьшается грузопоток на пилотируемую орбитальную станцию ресурсных элементов систем и продуктов для экипажа. В статье приведены схемы и параметры основных проектируемых систем регенерации и базового комплекса в целом, а также массоэнергетическая сводка комплекса.
Бесплатно
Статья научная
Основные результаты пятого Оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата стали фундаментом климатического соглашения Парижской конференции ООН по климату (декабрь 2015 г.), определив пути парирования глобальной экологической катастрофы на Земле. Конференция подтвердила необходимость ограничений выбросов парниковых газов в атмосферу Земли. Однако выполнение целей, поставленных в Оценочном докладе, вызывает сомнение из-за существующих политических и экономических разногласий государств, что подтверждает уровень обязательств по ограничению выбросов, взятых руководителями стран, участвовавших в конференции. В данной работе предлагается рассмотреть возможность использования нераскрытых потенциалов космонавтики для решения глобальной проблемы потепления климата путем пополнения Адаптационного фонда ООН за счет реализации редких материалов, добытых на Луне, и создания резервного космического энергоклиматического комплекса. Это позволит, с одной стороны, увеличить финансовую помощь развивающимся странам в борьбе с последствиями изменения климата и оказать поддержку развитию лунной промышленной инфраструктуры, а также созданию космической системы регулирования термического режима, с другой стороны, соответственно возможностям стабилизировать географические координаты климатических зон, уровень океана и т. д., уменьшив потери живой природы и, в т. ч., Цивилизации.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты проектно-исследовательских работ по определению технического облика и основных характеристик транспортно-энергетической системы на основе солнечного межорбитального электроракетного буксира. Анализируются преимущества использования солнечных межорбитальных буксиров при создании эффективных космических транспортных систем. Рассмотрены проектный облик солнечного буксира мощностью 400 кВт (СМБ-400) и параметры транспортной системы на его основе. Рассмотрены возможные варианты элементов энергодвигательного комплекса (солнечные и аккумуляторные батареи, электроракетные двигатели). Приведены результаты расчетов параметров транспортной системы для обеспечения грузопотока на геостационарную и окололунную орбиты. Показана привлекательность использования солнечных межорбитальных буксиров для решения коммерческих задач и освоения ближнего космического пространства в интересах перспективных пилотируемых программ.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается концепция оптимизации конструкционных параметров электромагнитных экранов с целью защиты чувствительного бортового оборудования космического аппарата от мощных электромагнитных помех в ближней зоне излучения. Цель оптимизации - подбор геометрических параметров экрана и материалов изготовления для достижения необходимой эффективности экранирования при наименьших экономических затратах. Описан метод моделирования источников электромагнитных помех в виде эквивалентных генераторов и излучаемых ими полей. Данный метод основан на использовании измерений напряженности поля от реальных бортовых приборов, что существенно повышает точность моделей. Представлен метод расчета электрической составляющей электромагнитного поля, генерируемого источником, в ближней зоне. Рассмотрен метод расчета электрического поля, проникающего сквозь экран. Представлен алгоритм получения исходных данных для оптимизации параметров экранов для мощных источников электромагнитных помех на борту космического аппарата.
Бесплатно
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
