Особенности разработки комбинированной двигательной установки и схемы полёта космического аппарата «Интергелио-Зонд»
Автор: Платов И.В., Симонов А.В., Константинов М.С.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 1 т.16, 2015 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена особенностям разработки перспективного российского космического аппарата (КА) «Интергелио-Зонд», на котором в качестве маршевой используется электроракетная двигательная установка (ЭРДУ). Он должен исследовать околосолнечное пространство с близких расстояний (60-70 радиусов Солнца) и внеэклиптических наклонений. Проект должен быть разработан, исходя из запуска космического аппарата с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Союз-2» и разгонного блока «Фрегат». При разработке схемы полёта предполагается, что через 5 лет аппарат должен выйти на орбиту с максимальным наклонением. Его траектория формируется с помощью гравитационных маневров у Земли и Венеры. Задачей первого этапа схемы полёта является максимизация асимптотической скорости подлёта к Венере. Он условно назван эклиптическим, так как траектория КА располагается практически в плоскости эклиптики. На втором, «внеэклиптическом», этапе наклонение орбиты увеличивается за счёт гравманевров у Венеры, причём для осуществления последующей встречи орбита космического аппарата должна быть в так называемом резонансе с орбитой Венеры, т. е. периоды их орбит должны относиться как целочисленные дроби вида 1/1, 2/3, 3/4 и т. д. Для минимизации длительности формирования рабочей орбиты необходимо использовать орбитальные резонансы малого порядка. Рассмотрены три варианта оснащения КА «Интергелио-Зонд» двигательными установками (ДУ): один вариант с «химической» ДУ и два варианта с ЭРДУ на базе RIT-22 и СПД-140Д. Приведены описания этих вариантов конструкции. В соответствии с ними разработаны схемы полёта, позволяющие доставить КА за время активного существования на гелиоцентрическую орбиту с требуемыми параметрами. Представлены основные характеристики траекторий. Комбинированная ДУ позволяет реализовать разработанную траекторию и при этом обеспечить штатную работу целевой аппаратуры, осуществляя коррекцию, ориентацию и стабилизацию на однокомпонентной ДУ. Представленная схема комбинированной ДУ с применением двигателей производства ОКБ «Факел» позволяет достичь заданных параметров орбиты вокруг Солнца и провести комплекс экспериментов в течение заданного срока активного существования КА «Интергелио-Зонд».
Космический аппарат, электроракетная двигательная установка, схема полёта, межпланетный перелет, солнце
Короткий адрес: https://sciup.org/148177396
IDR: 148177396 | УДК: 629.785
Features of development of the combined impellent installation and the circuit of flight of the spacecraft «Intergelio-Probe»
The article concerns the peculiarities of development of the prospective Russian spacecraft (SC) “Intergelio probe”, with using electric propulsion system as a sustainer. It should explore space around the Sun at close range (60-70 solar radii) and nonecliptic inclinations. The project has to be developed, based on the launch of the spacecraft from the Baikonur Cosmodrome with using “Soyuz-2” launcher and the “Fregat” upper stage. In developing the scheme of flight is assumed that after 5 years the SC has to be injected into orbit with a maximum inclination. Its trajectory is generated using gravity assist from Earth and Venus. The objective of the first phase of the scheme is to maximize flight asymptotic rate approaching the Venus. It is conventionally called “ecliptic”, as the spacecraft trajectory is almost in the plane of the ecliptic. On the second, “nonecliptic”, stage orbital inclination increased due gravity assists at Venus, and for the next meeting the orbit of the spacecraft have to be in the so-called “resonance” with the orbit of Venus, i. e. periods of their orbits must be treated as an integer fraction of the form 1/1, 2/3, 3/4, etc. To minimize the formation of the duration of flight it is necessary to use the orbital resonances of small order. The article discusses three versions of equipment SC “Intergelio-Probe” propulsion: one version with “chemical” engine and the two variants with EPS-based RIT-22 and SPD-140D. In the article the descriptions of these design options is showed. In accordance with these variants flight schemes were developed, allowing the spacecraft to deliver during the active existence of a heliocentric orbit with the required parameters. It is specified the main characteristics of the trajectories. The combined propulsion allows realizing designed trajectory, while providing a full-time operation of science equipment, carrying out correction of orientation and stabilization in the single-component control. This scheme with application of propulsion engine, manufactured by Design Bureau “Fakel”, allows reaching the required parameters of the orbit around the Sun and conducting complex experiments for a specified period of active existence of the SC “Intergelio-Probe”.
Список литературы Особенности разработки комбинированной двигательной установки и схемы полёта космического аппарата «Интергелио-Зонд»
- Кузнецов В. Д. Научные задачи проекта «Интер-гелиозонд»//Проект Интергелиозонд. Труды рабочего совещания. М., 2012. С. 5-14
- Асюшкин В. А., Викуленков В. П., Ишин С. В. Итоги создания и начальных этапов эксплуатации межорбитальных космических буксиров типа «Фрегат»//Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2014. № 1. С. 3-9
- Баллистическое обеспечение разработки и полетов межорбитального космического буксира «Фрегат»/И. М. Морской //Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2014. № 1. С. 10-15
- Система управления межорбитального космического буксира «Фрегат»/В. В. Морозов //Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2014. № 1. С. 16-25
- Александров Л. Г., Кузьмин О. А., Макаров В. П. Двигательная установка реактивной системы управления межорбитальным космическим буксиром «Фрегат»//Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2014. № 1. С. 47-49
- Ефанов В. В., Мартынов М. Б., Пичхадзе К. М. Космические роботы для научных исследований//Наука в России. 2012. № 1. С. 4-14
- Космические модули комплекса «Фобос-Грунт» для перспективных межпланетных станций/Г. М. Полищук //Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2009. № 2. С. 3-7
- Modern State and Problems of the Russian Electric Propulsion Development for the Future Missions/V. P. Kim //60th International Astronautical Congress. October 12-16, 2009, Dajeon, Korea
- Продукция ОКБ «Факел». Направление СПД//Официальный сайт ФГУП ОКБ «Факел» . Дата обновления 25.06.2014. URL: http://www.fakel-russia/com/products.html (дата обращения: 15.12.2014)
- RIT-22 Ion Engine Development-Endurance Test and Life Prediction/H. Leiter //42nd Joint Propulsion Conference (July 9-12, 2006. Sacramento, California)
- EADS Astrium Space Ion Propulsion Systems//Официальный сайт EADS Astrium . Дата обновления 09.12.2014. URL: http://cs. astrium.eads.net/sp/spacecraft-propulsion/ion-propulsion/index.html (дата обращения: 15.12.2014)
- Мартынов М. Б., Петухов В. Г. Концепция применения электроракетной двигательной установки в научных космических проектах: преимущества и особенности, примеры реализации//Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2011. № 2. С. 3-11
- Лёб Х. В., Петухов В. Г., Попов Г. А. Гелиоцентрические траектории космического аппарата с ионными двигателями для исследования Солнца//Труды МАИ: электрон. журнал. 2011. № 42. 22 с
- Петухов В. Г. Метод продолжения для оптимизации межпланетных траекторий с малой тягой//Космические исследования. 2012. Т. 50, № 3. С. 258-270
- Константинов М. С., Петухов В. Г., Лёб Х. В. Применение высокочастотного ионного двигателя RIT-22 в проекте «Интергелио-Зонд»//Труды МАИ: электрон. журнал. 2012. № 60. 16 с