Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Анализ эффективности применения средств увода с орбиты малых космических аппаратов

Авторы

Г.П. Аншаков, А.В. Крестина, И.С. Ткаченко

Организация

Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королёва
г. Самара, Российская Федерация

Аннотация

В настоящее время для увода малых космических аппаратов с орбиты предлагается использование различных способов. В работе проведен анализ наиболее реализуемых и перспективных из них. Поставлена задача оценки эффективности системы увода малого космического аппарата с орбиты, в рамках которой сформированы критерий и основные показатели эффективности с учетом проектных особенностей. В качестве методологической основы оценки эффективности использовался метод относительной интегральной оценки. С помощью разработанного алгоритма расчета коэффициентов интегральной относительной оценки для каждого способа увода определен наиболее эффективный вариант построения системы при заданных коэффициентах приоритета и с учетом накладываемых проектных ограничений. Для анализа эффективности были выбраны бестопливные средства увода и три типа двигательных установок – электрореактивная, твердотопливная и жидкостная. Анализ эффективности был проведен для аппаратов с различными массовыми и целевыми характеристиками, результатом является выбор типа системы увода и расчет ее параметров. Показана зависимость способа увода от целевого назначения аппарата, высоты и наклонения орбиты его функционирования, а также от требований, предъявляемых к массе, стоимости и другим проектным параметрам.

Ключевые слова

малый космический аппарат, космический мусор, система увода с орбиты, оценка эффективности, метод относительной интегральной оценки

Список литературы

[1] IADC Space Debris Mitigation Guidelines [Электронный ресурс]. URL: https://www.unoosa.org/documents/pdf/spacelaw/sd/IADC-2002-01-IADC-Space_Debris-Guidelines-Revision1.pdf (дата обращения 11.02.2019).

[2] Руководящие принципы предупреждения образования космического мусора, разработанные Межагентским координационным комитетом по космическому мусору [Электронный ресурс]. URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/space_debris.shtml (дата обращения 11.02.2019).

[3] Пикалов Р. С., Юдинцев В. В. Обзор и выбор средств увода крупногабаритного космического мусора [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=93299 (дата обращения 20.04.2020).

[4] Aslanov V. S., Ledkov A. S. Dynamics of tethered satellite systems. Cambridge: Woodhead Publishing, 2012. 331 p.

[5] Баранов А. А., Гришко Д. А., Медведевских В. В., Лапшин В. В. Решение задачи облета объектов крупногабаритного космического мусора на солнечно-синхронных орбитах // Космические исследования. 2016. Т. 54. № 3. C. 242–251.

[6] Улыбышев С. Ю. Математическое моделирование и сравнительный анализ схем применения аппаратабуксировщика для решения задачи увода объектов космического мусора на орбиту захоронения. Часть 1 [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2019. № 106. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=105746 (дата обращения 20.04.2020).

[7] Forward R. L., Hoyt R. P. Terminator TetherTM: A Spacecraft Deorbit Device // Journal of spacecraft and rockets, 2000, vol. 37, no. 2, pp. 187–196.

[8] Janovsky R., Kassebom M., Lubberstedt H., Romberg O., Burkhardt H., Sippel M., Krulle G., Fritsche B. End-of-life de-orbiting strategies for satellites // Deutscher Luft- und Raumfahrt congress, 2002.

[9] Agasid E., Burton R., Carlino R., Defouw G., Perez A. D., Karacalioglu A. G., Klamm B., Rademacher A., Schalkwyck J., Shimmin R., Tilles J., Weston S. Small Spacecraft Technology State of the Art // NASA Ames Research Center, Mission Design Division, 2015, pp. 41–59.

[10] Палий А. С. Об эффективности устройства аэродинамического торможения для увода космических аппаратов // Техническая механика. 2012. № 4. С. 82–90.

[11] Трофимов С. П. Увод малых космических аппаратов с низких околоземных орбит : дисс. … канд. физ.-мат. наук: 01.02.01. М., 2015. 125 с.

[12] Рыжков В. В., Сулинов А. В. Двигательные установки и ракетные двигатели малой тяги на различных физических принципах для систем управления малых и сверхмалых космических аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 4. С. 115–128.

[13] Tkachenko I. S., Krestina A. V., Korovin M. D. Analysis of the possibility of using the system for small satellite deorbiting based on an aerodynamic stabilizer, taking into account the physical features of the Earth’s upper atmosphere // Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1236, issue 1. doi: 10.1088/1742-6596/1236/1/012087

[14] Крестина А. В., Ткаченко И. С. Методика выбора проектных параметров системы увода малых космических аппаратов с орбиты // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королева и других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космического пространства (г. Москва, 28–31 января 2020 г.) : сборник тезисов : в 2 т., Т. 1. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. С. 107–111.

[15] Барвинок В. А., Богданович В. И., Дементьев С. Г. [и др.] Современные технологии в авиа- и ракетостроении. М. : Машиностроение, 2014. 320 с.

[16] Салмин В. В., Кучеров А. С., Старинова О. Л., Прохоров А. Г. Методы системного анализа и исследования операций в задачах проектирования летательных аппаратов: учебное пособие. Самара : Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 2007. 272 с.

[17] Ткаченко И. С., Кауров И. В. Интегральная оценка эффективности космической системы орбитальной инспекции на базе малых космических аппаратов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. №1 (39). С. 91–100.

[18] Блинов В. Н., Иванов Н. Н., Сеченов Ю. Н., Шалай В. В. Малые космические аппараты. В 3 кн. Кн. 3. Миниспутники. Унифицированные космические платформы для малых космических аппаратов. Омск : Издво ОмГТУ, 2010. 348 с.

[19] Ткаченко И. С., Салмин В. В. Анализ эффективности космических аппаратов-инспекторов с электрореактивными энергодвигательными модулями // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. № 6. С. 106–115.

[20] ОКБ «Факел». Стационарные плазменные двигатели [Электронный ресурс]. URL: https://fakel-russia.com/images/gallery/produczia/fakel_spd_print.pdf (дата обращения 11.02.2019).

[21] Исследование, разработка и производство ракетных двигателей, двигательных установок и их агрегатов для орбитальных и межпланетных космических аппаратов, в т. ч. ракетных двигателей малой тяги по пилотируемым полетам: каталог АО «НИИМаш» [Электронный ресурс]. URL: http://www.niimashspace.ru/files/2020/Katalog-2019-rus.pdf (дата обращения 25.04.2020).

[22] Жидкостные ракетные двигатели малой тяги КБ «Южное» [Электронный ресурс]. URL: https://www.yuzhnoye.com/technique/rocket-engines/low-thrust/t30/ (дата обращения 15.02.2019).

[23] Industrial Solid Propulsion: Product Portfolio [Электронный ресурс]. URL: http://www.specificimpulse.com/ (дата обращения 25.04.2017).

[24] Klinkrad H. Space Debris. Models and Risk Analysis. UK, Chichester, Springer, 2006. 430 p.

[25] Палий А. С. Методы и средства увода космических аппаратов с рабочих орбит (состояние проблемы) // Техническая механика. 2012. № 1. С. 94–102.

[26] Slavinskis A., Ehrpais H., Kuuste H., Sunter I., Viru J., Kutt J., Kulu, E., Noorma M. Flight Results of ESTCube-1 Attitude Determination System // Journal of Aerospace Engineering, vol. 29, issue 1. doi: 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000504

Цитирование данной статьи

Аншаков Г.П., Крестина А.В., Ткаченко И.С. Анализ эффективности применения средств увода с орбиты малых космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4. № 2. С. 72-84. doi: 10.26732/j.st.2020.2.02

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.