Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов. Рубрика в журнале - Космическая техника и технологии
Статья научная
В условиях возрастающего засорения околоземного космоса количественная оценка катастрофичности последствий пробоя МКС осколками космического мусора является необходимым инструментом при разработке мероприятий по парированию аварийной ситуации, связанной с пробоем. Российский сегмент (РС) МКС наиболее уязвим к пробоям из-за наличия в его составе транспортных кораблей, имеющих более слабую экранную защиту по сравнению с модулями станции. В связи с этим возникает задача определения степени катастрофичности пробоя гермооболочки модулей, транспортных кораблей, топливных баков и баллонов РС с учетом возможных видов катастрофических последствий пробоя и распределения риска пробоя по модулям и транспортным кораблям. Для решения задачи разработана методика расчета рисков катастрофического пробоя станции, основанная на разделении основной задачи на два этапа. На первом этапе рассчитывается вероятность пробоя отдельных отсеков, составляющих станцию и имеющих определенный тип экранной защиты, с использованием конечноэлементной геометрической модели станции и модели техногенной среды. Полученные результаты используются на втором этапе расчетов вероятности катастрофического исхода пробоя методом статистических испытаний (метод Монте-Карло). При этом используется модель РС МКС, состоящая из отсеков упрощенной формы (цилиндров и усеченных конусов), что позволяет упростить процедуру получения случайного места пробоя и сократить временные затраты для получения статистически достоверных результатов. На основе представленной в статье методики разработана программа, используемая для расчета вероятности катастрофических последствий пробоя РС МКС. Анализ результатов расчетов показал, что относительная вероятность катастрофического исхода пробоя, сопровождаемого гибелью экипажа и/или потерей станции, составляет 13,3%; вероятность экстренной эвакуации экипажа из-за угрозы гипоксии - 3,716%; вероятность экстренной эвакуации экипажа в корабле с пробитым бытовым отсеком - 21,59%. Предложены мероприятия по дальнейшему снижению риска катастрофических последствий пробоя путем введения системы оперативного определения координат места пробоя в состав бортовых систем, а также использования экипажем кислородных масок при проведении спасательных операций.
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается датчик угловых ускорений, разработанный для стендовых испытаний и отработки систем высокоточного наведения и стабилизации линии визирования научной аппаратуры. Рассмотрены известные конструкции и схемы измерения однокомпонентных угловых ускорений. Показано, что для высокоточных измерений параметров микровибраций научной аппаратуры необходимо использовать только преобразователи, метрологические свойства которых апробированы. Разработанный датчик предназначен для однокомпонентных измерений параметров угловых ускорений в условиях действия многомерной вибрации от единиц угловых секунд и выше в диапазоне частот от долей до нескольких сотен герц. Датчик был использован при исследованиях микровибрации двухосной платформы наведения «Монитор» в наземных условиях на специально разработанном стенде разгрузки перед ее установкой на Российский сегмент Международной космической станции.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается процесс интеграции научной аппаратуры на борт Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) для проведения космических экспериментов с использованием информационно-управляющей системы РС МКС. В статье рассматриваются наиболее важные этапы наземной подготовки научной аппаратуры для ее успешного функционирования после доставки на РС МКС: испытания аппаратной части научной аппаратуры (вибро-, гидроиспытания, испытания на электромагнитную совместимость, входной контроль), отработка математического обеспечения научной аппаратуры на наземном комплексе отработки и проведение комплексных проверок на контрольно-испытательной станции. Указывается на необходимость модернизации существующих этапов наземной подготовки экспериментов в части сокращения времени наземной подготовки аппаратуры. На примере космического эксперимента «Терминатор» и экспериментов, проводимых с помощью транспортного грузового корабля «Прогресс», приводятся результаты, полученные при использовании описываемого подхода.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассматриваются вопросы моделирования параметров атмосферы для использования в имитационных моделях процесса посадки пилотируемых космических кораблей, а также назначение и роль блока определения внешних условий в общей модели посадки пилотируемого корабля. Приводится обзор исходных данных для моделирования вертикального распределения параметров атмосферы и проблематика их использования, исследуется возможность и целесообразность использования для этих целей данных глобального архива радиозондовых наблюдений Integrated Global Radiosonde Archive, приводится описание, структура и упрощенная методика анализа данных радиозондовых наблюдений. Представлены результаты анализа по предложенной методике, выполненного для двух районов возможной посадки возвращаемого аппарата перспективного пилотируемого транспортного корабля «Федерация», проводится сравнение полученных результатов с номинальными параметрами стандартной атмосферы.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются материалы о развитии стендовой базы Научно-испытательного центра ракетно-космической промышленности и вопросы повышения эффективности и безопасности экспериментальной отработки перспективных двигательных установок средств выведения на криогенных компонентах топлива для исследования объектов ближнего и дальнего космоса. Показано, что наиболее опасными являются испытания двигателей и двигательных установок на компонентах кислород, метан и водород. Они могут сопровождаться разгерметизацией топливной системы при нештатных ситуациях - аварийных выбросах компонентов, взрывах и пожарах. Приведены результаты расчёта избыточного давления во фронте ударной волны в зависимости от массы выброса водорода и коэффициента его участия во взрыве. Сформулированы специальные и дополнительные меры безопасности испытаний двигателей и двигательных установок на испытательном стенде.
Бесплатно
Методические подходы к парированию аварийных ситуаций на международной космической станции
Статья научная
Поддержание атмосферы пилотируемого космического комплекса с параметрами, близкими к земным, служит залогом возможности экипажа жить и работать в космосе. Любое относительно небольшое изменение характеристик атмосферы может угрожать жизни экипажа и требует незамедлительного реагирования на возникшую ситуацию. К числу аварийных ситуаций, мгновенное реагирование на которые возложено исключительно на экипаж пилотируемого космического комплекса, относятся разгерметизация герметичных объемов, пожар и токсическое загрязнение атмосферы. Действия экипажа в указанных ситуациях регламентируются специальными бортовыми инструкциями (полетными процедурами). В статье описываются основные допущения и требования, положенные в основу разработки порядка действий экипажа в аварийных ситуациях на Международной космической станции (МКС), а также реализованные в полетных процедурах методические приемы, позволяющие оптимизировать действия экипажа по реагированию на аварийные ситуации с учетом местоположения модулей и кораблей-спасателей в составе Российского сегмента МКС.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается организация деятельности космонавтов-испытателей на основе единой методологии, позволяющей обеспечить подготовку и выполнение летных испытаний пилотируемого транспортного корабля нового поколения. Методология летно-испытательной деятельности космонавтов-испытателей при создании пилотируемого транспортного корабля отличается от существующей организации работ прежде всего продуктивностью и инновационной направленностью. Предлагаемая методология рассматривается как система принципов и способов организации и построения деятельности, как учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Представлены составные части методологии, ее логическая и временная структуры, технология выполнения работ, текущие результаты применения методологии в РКК «Энергия».
Бесплатно
Статья научная
Для задач космической ядерной планетологии по изучению элементного состава планет и их спутников, а также для исследования потоков космического излучения, в т. ч. и вторичного, широкое распространение получили сцинтилляционные детекторы на основе фотоэлектронных умножителей (ФЭУ). При поглощении ионизирующего излучения в объеме сцинтиллятора излучаются фотоны, которые регистрируются ФЭУ. Известно, что ФЭУ подвержено влиянию микрофонного эффекта, при котором внешнее вибрационное воздействие приводит к появлению электрических шумов. На борту космических аппаратов присутствуют различные источники вибрации: гиродины, насосы, поворотные устройства и пр., которые могут существенно повлиять на результаты измерений. В статье рассмотрено влияние микровибрации на работу ФЭУ, которое приводит к возникновению шумов при измерениях потоков нейтронов и гамма-лучей детекторами на борту космических аппаратов. Приведены результаты испытаний фотоэлектронного умножителя Hamamatsu R1840 на восприимчивость к микровибрации и определены уровни возникновения шумов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время испытания автоматических космических аппаратов проводятся в автоматизированном режиме с помощью соответствующего программного обеспечения на автоматизированном испытательном комплексе. На этапе выполнения опытно-конструкторских работ возникает задача оценки отработанности конструкторской документации. Такую оценку можно проводить с помощью автоматически генерируемых протоколов испытаний, которые необходимо проанализировать. Их количество слишком велико, чтобы выполнять эту работу вручную. Для решения этой проблемы было разработано вспомогательное программное обеспечение, которое может провести такую оценку по данным протоколов и испытательных программ. При использовании такого подхода для одного из опытных космических аппаратов разработки конструкторского бюро «Арсенал» удалось получить результаты, коррелирующиеся с представлениями о качественной оценке отработки. Таким образом, предложенный метод доказал свою эффективность при косвенной оценке результатов испытаний космических аппаратов. Предложенный подход позволил решить поставленную задачу по оценке результатов с представлением статистических величин, которые ранее были достоверно неизвестны.
Бесплатно
Опыт и перспективы запусков отечественных малых космических аппаратов с космодрома "Плесецк"
Статья научная
В статье приведён комплексный анализ бурно развивающегося направления малых космических аппаратов (МКА). Подчёркнута роль в этом процессе отечественного космодрома Плесецк. Рассмотрена история запуска МКА с космодрома Плесецк, описано современное состояние работ по наращиванию и восполнению орбитальных группировок на основе МКА. Описаны основные способы запуска МКА. При описании групповых запусков МКА ракетами-носителями тяжёлого класса приведён зарубежный опыт компании SpaceX, а также сформулированы перспективы развития отечественных средств выведения тяжёлого класса. По ракетам-носителям лёгкого класса отмечен опыт пуска с космодрома Плесецк ракет-носителей «Рокот» и «Союз-2» этапа 1в. По ракетам-носителям сверхлёгкого класса приведён опыт США и КНР, а также упомянут отечественный проект, в рамках которого разрабатывается ракета-носитель «Иркут», запуск которой запланирован в т. ч. и с космодрома Плесецк. В части изменения облика объектов наземной космической инфраструктуры приведена тенденция по подготовке МКА на одном универсальном техническом комплексе (нет необходимости создания технических комплексов непосредственно под каждый МКА). Показаны направления изменений системы эксплуатации космических средств в целом. Тенденции по унификации комплектов механо-технологического оборудования в частности и технических комплексов в целом позволяют сокращать затраты на создание и время создания комплексов перспективных МКА. Сокращение времени подготовки МКА положительно влияет на оперативность их запуска, а применение мобильных комплектов контрольно-проверочной аппаратуры даёт возможность создания мобильных, оперативно создаваемых технических комплексов, применение которых, несомненно, будет участвовать в формировании облика отечественной системы выведения будущего. Сделано важное заключение о том, что, несмотря на отставание отечественной ракетно-космической техники в направлении средств выведения сверхлёгкого класса, отрасль обладает серьёзным научно-техническим заделом для создания указанного типа ракет-носителей. Несмотря на ценность остальных выводов работы, ключевым возможно считать то, что современное состояние объектов наземной космической инфраструктуры и накопленный опыт специалистов космодрома Плесецк позволяют решать весь спектр задач по запуску МКА.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена основным результатам пятилетней эксплуатации тандема малых космических аппаратов серии «АИСТ». Два аппарата этой серии - летный и опытный (технологический) образцы - были запущены на орбиту в 2013 г. В статье приводятся характеристики малых космических аппаратов, назначение, бортовой состав, текущее состояние группировки на второй квартал 2018 г., результаты научных исследований, полученные в ходе проведения экспериментов на каждом из двух малых космических аппаратов. Дана оценка работоспособности малой унифицированной платформы космических аппаратов «АИСТ», в т. ч. системы обеспечения теплового режима и системы электропитания. Результаты анализа массивов телеметрической информации, накопленной в ходе эксплуатации малых космических аппаратов серии «АИСТ», могут быть использованы при проектировании новых космических аппаратов научнообразовательного и опытно-технологического назначений на базе унифицированных маломассогабаритных космических платформ.
Бесплатно
Статья научная
Расширение масштабов космической деятельности в околоземном пространстве и дальнем космосе требует повышения уровня энергодвигательного обеспечения. Для выполнения транспортных операций рассматривается создание и применение космических аппаратов с мощными ядерными энергоустановками и электроракетными двигателями. Одной из задач, которую необходимо решить на пути создания таких энергодвигательных установок, является проведение наземной экспериментальной отработки. В статье рассматривается подход к организации проведения наземной экспериментальной отработки мощных ядерных энергодвигательных установок на примере результатов международного проекта DEMOCRITOS. В рамках работ по данному проекту были определены несколько концепций демонстраторов, которые предназначены для отработки необходимых технологий. Одной из таких концепций является наземный демонстратор, который включает в себя контур преобразования тепловой энергии в электрическую, радиатор, систему преобразования электрической энергии и электроракетные двигатели. Приведен состав и проектный облик стендовой базы для проведения наземной безъядерной экспериментальной отработки составляющих ядерной энергодвигательной установки.
Бесплатно
Оценка безопасности систем освещения приполярных городов с орбиты
Статья научная
К перечню основных задач, связанных с угрозой прогнозируемого изменения глобального климата в XXI веке, относится замена углеводородной энергетики на возобновляемые источники энергии. Использование космической техники для солнечной инсоляции земной поверхности может внести свой позитивный вклад в решение этой задачи, одновременно способствуя сохранению легкоранимой экологии Приполярья. В данной работе рассматривается безопасность систем освещения с орбиты Земли российских и зарубежных приполярных городов. На основе выбранного критерия безопасности для базовой системы освещения проведены расчет его фактического значения, сравнение с нормативами, и представлена связь параметров для безопасных осветительных систем, имеющих орбитальное построение и схему освещения земных районов, аналогичные построению и схеме рассмотренной базовой системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен подход к решению задачи планирования наблюдений астрономических объектов заданного каталога с космического аппарата с учетом наложения ограничений на интервалы времени выполнения наблюдений. Представлена формализация задачи в виде задачи выбора маршрута, которая включает формулировки в виде задачи коммивояжера и частично-целочисленной задачи линейного программирования, решаемых методами целочисленного программирования. Приведены примеры построения оптимальных программ наблюдений астрономических объектов с орбитального космического аппарата, иллюстрирующие возможность практического использования предложенных методов планирования наблюдений, в т. ч. для реализации наблюдений с орбитального космического аппарата на интервалах полета с изменяющейся светотеневой обстановкой на орбите. Показана эффективность применения предложенного подхода как для построения оптимальных программ наблюдения, так и для анализа условий и определения возможных параметров наблюдений.
Бесплатно
Разработка трехмерных моделей для учебно-тренировочных средств космического комплекса
Статья научная
В работе рассмотрена постановка и программная реализация задачи построения системы адаптации графического пакета (САГП) для чтения и обработки графических конструкторских данных, создаваемых в CAD-системе PTC Creo. Основная идея заключается в том, что в технологию создания трехмерной модели космического аппарата для учебно-тренировочных средств вводится дополнительная операция «автоматизированная адаптация графического пакета». Предложенная технология не исключает процесса ручной доработки модели, однако, включение в технологию дополнительных автоматизированных компонент позволяет значительно сократить трудоемкость процесса создания модели для учебно -тренировочных средств. Обмен моделями между PTC Creo, САГП и Autodesk 3ds Max осуществляется на уровне открытого формата Virtual Reality Modeling Language (VRML). Приводятся структура САГП, вид рабочих окон программы, способы выполнения основных функций.
Бесплатно
Реакторный исследовательско-испытательный комплекс
Статья научная
В статье представлен обзор истории развития и текущего состояния реакторного исследовательско-испытательного комплекса АО «ГНЦ РФ-ФЭИ», предназначенного для сборки, исследований и полномасштабных ресурсных энергетических испытаний космических ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с термоэмиссионным реактором-преобразователем. Представлены ведущие специалисты, которые принимали участие в создании и работе данного комплекса. Обсуждаются наиболее важные технологические интерфейсы и работы по их модернизации, проводимые в последние годы. Авторы рассматривают использование безмасляной системы откачки в составе данного комплекса при обезгаживании и ресурсных испытаниях реактора-преобразователя. Предложены современные технические решения для разработки автоматизированной системы специзмерений, предназначенной для регистрации характеристик испытываемой ЯЭУ, в т. ч. вольт-амперных характеристик совместно с теплофизическими и ядерно-физическими параметрами наземного прототипа космической ЯЭУ.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены частные аналитические решения уравнений, описывающие изменение концентрации примеси диоксида углерода в атмосфере обитаемых объёмов герметичных отсеков или модулей (ГМ) космической станции. Полученные решения могут практически применяться при расчёте концентраций любых примесей или расхода атмосферы через систему очистки. Получено, что при выбросе в атмосферу ГМ малотоксичных примесей достаточно прокачать три объёма воздуха ГМ через систему очистки при работе системы без проскоковой концентрации (без остаточной концентрации примеси на выходе из системы очистки) для того, чтобы очистить его атмосферу на 95%. Для примесей высокой токсичности это значение должно быть существенно увеличено в зависимости от предельно допустимой концентрации вещества (4-7 объёмов и более - очистка до 99,9%). В работе рассмотрено также изменение концентрации примеси в газовой среде при перемешивании газовой среды между ГМ с помощью межмодульной вентиляции. В результате получены новые аналитические решения для практических расчётов, позволяющие определить концентрацию газовой примеси в каждый момент времени и время окончательного выравнивания концентрации примеси в атмосфере космической станции. Определено, что время полного перемешивания газовых примесей за счёт межмодульной вентиляции между двумя ГМ не зависит от начальных концентраций примесей (зависит только от объёмов ГМ и величины межмодульного расхода вентиляции).
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена интегрированная система сближения и причаливания космических аппаратов по измерениям аппаратуры спутниковой навигации, совмещённой с оптической подсистемой причаливания (ОПП), обеспечивающей формирование высокоточного вектора относительных координат на финальном участке причаливания. Рассмотрены вопросы проектирования ОПП, функционирующей в условиях солнечных засветок, проведена оценка точности измерений относительных координат в зависимости от текущей дальности и состава ОПП. Проведено моделирование процесса причаливания с одновременным управлением от аппаратуры спутниковой навигации и ОПП. Показано, что на участке причаливания в момент касания обеспечивается точность реализации причаливания по координатам 2-5 см, по скорости ~1 см/с
Бесплатно
Статья научная
При изучении наземных и астрономических объектов с помощью орбитальных станций «Салют» и «Мир» выполнялось построение требуемой ориентации станции на наблюдаемые объекты. Для МКС, имеющей очень большие размеры и массу, гиродины, установленные на Американском сегменте, не обладают располагаемым кинетическим моментом, достаточным для наведения станции на исследуемые объекты. Понятно, что при такой ориентации МКС выполнять наведение жестко закрепленных приборов на исследуемые объекты невозможно. Поэтому при проведении научных экспериментов на МКС необходимо использовать подвижные платформы наведения (ПН). Использование нескольких ПН позволяет также осуществлять одновременное наблюдение разных объектов. С начала полета МКС в рамках эксперимента по исследованию Земли «Ураган» используются ручные приборы наблюдения, и экипаж наводит на исследуемые объекты фотографическую, фото- и видеоспектральную аппаратуру через иллюминаторы. Однако на планирование таких экспериментов налагаются сильные ограничения, прежде всего связанные с необходимостью учета распорядка дня экипажа и наличия у него времени, выделенного на проведение научных экспериментов...
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье приводится состав штатного пакета терморегулирующего покрытия на основе элементов покрытия К-208Ср. Изложены основные результаты исследований по отработке технологии получения и испытаний терморегулирующего покрытия К-208Ср класса «солнечные отражатели». Приведены достоинства и недостатки терморегулирующего покрытия К-208Ср. Указаны химический состав и способ получения пластин оптического стекла К-208, а также подготовка пластин стекла перед нанесением высокоотражающего покрытия. Приведены и обоснованы достоинства применяемого магнетронного метода нанесения высокоотражающего и защитного покрытий. Описаны схема внутрикамерного устройства вакуумной напылительной установки, последовательность нанесения серебра и нержавеющей стали, особенности проведения процесса для получения максимальной производительности. Приведены сводные данные по действующим на терморегулирующее покрытие К-208Ср факторам космического пространства и результаты их воздействия, результаты наземных и летных испытаний покрытия.
Бесплатно
