Методика обеспечения энергоресурсами окололунного спутника для прохождения теневых зон большой длительности
Автор: В.Е. Чеботарев, Е.О. Воронцова
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Инновации космической отрасли
Статья в выпуске: 4, 2020 года.
Бесплатный доступ
Проведенные исследования возможностей создания лунной навигационно-связной системы выявили особенности освещенности Солнцем окололунных орбит: ежегодное прохождение орбит через продолжительный цикл длительностью около 55 суток, содержащих теневые участки орбиты от Луны и паузу до 185 суток с возможными наложениями на эти циклы полутеневых и теневых участков орбиты от Земли. При этом полутеневая и теневая зоны от Земли в районе Луны имеют существенные различия по размерам и могут накрывать всю орбитальную группировку лунной навигационно-связной системы. В результате возникает задача расчета энергоресурсов окололунного спутника для прохождения теневых зон большой длительности и поддержания теплового режима космических аппаратов на период прохождения теневых участков орбиты от Земли. Проведено моделирование энергобаланса космического аппарата для различных режимов его работы при прохождении теневых зон большой длительности: штатный, дежурный и режим хранения. Предлагается использовать жалюзи для регулирования теплового излучения с радиаторов космического аппарата при прохождении теневых участков орбиты в рассматриваемых режимах. Для снижения затрат массы космического аппарата рекомендуется переводить его в режим хранения, при котором уменьшается энергопотребление в сравнении с дежурным режимом. Эффективность предлагаемой схемы прохождения теневых зон космических аппаратов лунной навигационно-связной системы оценена для трех типоразмеров космического аппарата по критерию минимума суммы затрат массы на увеличение энергоемкости аккумуляторной батареи и установку жалюзи.
Окололунный космический аппарат, орбита, теневой участок от Луны, теневой участок от Земли, энергоемкость, аккумуляторная батарея, жалюзи
Короткий адрес: https://sciup.org/14117462
IDR: 14117462 | УДК: 629.783 | DOI: 10.26732/j.st.2020.4.06
Method of providing energy resources to a circumlunar satellite for passing longduration shadow zones
Researches of the possibilities of creating a lunar navigation and communication system have revealed features of the sun's illumination of near-lunar orbits: the annual passage of orbits through a long cycle of about 55 days, containing shadow sections of the orbit from the Moon and a pause of up to 185 days with possible overlays of penumbra and shadow sections of the orbit from the Earth. At the same time, the penumbra and shadow zones from the Earth near the Moon have significant differences in size and can cover the entire orbital grouping of the lunar navigation and communication system. As a result, the problem arises of calculating the energy resources of a circumlunar satellite for passing long-duration shadow zones and maintaining the spacecraft's thermal regime for the period of passing the shadow section of the orbit from the Earth. The energy balance of the spacecraft is modeled for various modes of its operation during the passage of long-duration shadow zones: regular, duty, storage. It is proposed to use blinds to regulate the heat radiation from the spacecraft radiators when passing the shadow sections of the orbit in the considered modes. To reduce the cost of spacecraft mass it is recommended to switch the spacecraft to storage mode, which reduces power consumption in comparison with standby mode. The efficiency of the proposed scheme for passing the shadow zones of the lunar navigation and communication system spacecraft was evaluated for three spacecraft sizes according to the criterion – the minimum amount of mass spent on increasing the energy intensity of the battery and installing blinds.
Список литературы Методика обеспечения энергоресурсами окололунного спутника для прохождения теневых зон большой длительности
- Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие ; Сиб. гос. аэрокосм. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.
- Тестоедов Н. А., Косенко В. Е., Звонарь В. Д., Чеботарев В. Е. Концепция создания лунной информационно-навигационной обеспечивающей системы // Тез. докл. XIX Междунар. научн. конф. «Системный анализ, управление и навигация». Анапа. 2014.
- Косенко В. Е., Звонарь В. Д., Чеботарев В. Е. Лунная информационно-навигационная обеспечивающая система / Актуальные вопросы проектирования АКА для фундаментальных и прикладных научных исследований. Химки, ФГУП «НПО имени С.А. Лавочкина», 2015. С. 323–329.
- Чеботарев В. Е. Лунная информационно-навигационная обеспечивающая система // Наукоемкие технологии. 2018. Т. 19. № 12. С. 77–81.
- Эльясберг П. Е. Введение в теорию полета искусственного спутника Земли. 2-е изд. М. : Либроком, 2011. 544 с.
- Чеботарев В. Е. Теневые зоны орбит искусственного спутника Луны // Исследования наукограда. 2014. № 1. С. 12–18.
- Казмерчук П. В., Мартынов М. Б., Москатиньев И. В., Сысоев В. К., Юдин А. Д. Космический аппарат «ЛУНА-25» – основа новых исследований Луны // Вестник «НПО имени С. А. Лавочкина». 2016. № 4 (34). С. 9–19.
- Косенко В. Е., Попов В. В., Звонарь В. Д., Чеботарев В. Е. Анализ преемственности развития КА информационного обеспечения / Актуальные вопросы проектирования АКА для фундаментальных и прикладных научных исследований. Химки, ФГУП «НПО имени С. А. Лавочкина». 2017. Вып. 2. С. 132–140.
- Чеботарев В. Е., Воронцова Е. О., Сидорова Е. А. Моделирование теневых зон на окололунных орбитах и особенности расчета параметров систем электропитания и терморегулирования окололунного космического аппарата // Решетневские чтения : материалы ХХIV Междунар. науч.-практ. конф. Красноярск. 2020. Т. 1. С. 49–51.
- Фортексью П., Суайнерд Г., Старк Д. Разработка систем космических аппаратов : пер. с англ. М. : Альпина Паблишер, 2015. 756 с.
- Туманов А. В., Зеленцов В. В., Щеглов Г. А. Основы компоновки бортового оборудования космических аппаратов : учеб. пособие. М. : Моск. гос. техн. ун-т им. Н. Э. Баумана, 2010. 136 c.
