Оценка проектных параметров геостационарного космического аппарата-эвакуатора
Авторы: Щеглов Г.А., Меркулова А.А.
Опубликовано в выпуске: #12(156)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-12-2409
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Рассмотрен космический аппарат-эвакуатор, предназначенный для активного удаления группы крупных объектов космического мусора с геостационарной орбиты на орбиту захоронения. Приведены упрощенные аналитические соотношения для расчета массы основных подсистем аппарата в зависимости от типа используемой двигательной установки. Показано, что оснащенный электрореактивной двигательной установкой аппарат-эвакуатор, удовлетворяющий существующим ограничениям, которыми обладают имеющиеся средства выведения, сможет выполнить миссию по удалению тридцати отработавших ресурс разгонных блоков с геостационарной орбиты на орбиту захоронения. Показано также, что при использовании маршевой двигательной установки с жидкостным ракетным двигателем на долгохранимых компонентах топлива при существенно меньшей стоимости разработки аппарат-эвакуатор может выполнить миссию по удалению половины имеющихся объектов космического мусора. Использование двух аппаратов, с одной стороны, увеличивает затраты на выведение, но с другой — позволяет создать более простой, надежный и экономичный аппарат, а также ускорить процесс очистки геостационарной орбиты благодаря параллельной работе двух аппаратов. Дальнейшие исследования будут направлены на анализ технико-экономических показателей двух рассмотренных в работе вариантов.
EDN BBLGGY
Литература
[1] ГОСТ Р 52925–2008. Изделия космической техники. Общие требования к космическим средствам по ограничению техногенного засорения околоземного космического пространства. Москва, Стандартинформ, 2008, 8 с.
[2] Baranov A.A., Grishko D.A. Review of path planning in prospective multi-target active debris removal missions in low earth orbits. Progress in Aerospace Sciences, 2024, vol. 145, ID.100982. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2024.100982
[3] Grishko D.A., Baranov A.A., Shcheglov G.A. Altitude optimality boundary of two variants of large space debris removal to disposal orbits. Acta Astronautica., 2024, vol. 223, pp. 328–341. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.07.016
[4] Baranov A.A., Grishko D.A., Khukhrinab O.I., Chend D. Optimal transfer schemes between space debris objects in geostationary orbit. Acta Astronautica, 2020, vol. 169, pp. 23–31. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.01.001
[5] Гришко Д.А., Васильков Б.О. О некомпланарном переходе второго типа между двумя круговыми орбитами. Авиационная техника, 2018, № 3, c. 35–41.
[6] Улыбышев С.Ю. Математическое моделирование и сравнительный анализ схем применения аппарата-буксировщика для решения задачи увода объектов космического мусора на орбиту захоронения. Часть 1. Труды МАИ, 2019, № 106, 28 с. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=105746
[7] Улыбышев С.Ю. Математическое моделирование и сравнительный анализ схем применения аппарата-буксировщика для решения задачи увода объектов космического мусора на орбиту захоронения. Часть 2. Труды МАИ, 2019, № 107, 28 с. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=107855
[8] Леонов А.Г., Зеленцов Вл.В., Щеглов Г.А. Космические аппараты для утилизации космического мусора. Москва, АО «ВПК «НПО машиностроения», 2019, 48 с.
[9] Щеглов Г.А., Стогний М.В. Космический комплекс для утилизации группы объектов крупногабаритного космического мусора. Патент РФ на изобретение RU 2695155, 2019, бюл. № 21.
[10] Стогний М.В., Щеглов Г.А. Выбор параметров системы амортизации манипулятора для спутника-утилизатора объектов космического мусора. Инженерный журнал: наука и инновации, 2020, вып. 9. DOI: 10.18698/2308-6033-2020-9-2013
[11] Krainski M., Girardin P., Aziz S., Englert C., Tagliapietra F., Marwaha V. Design of a hardware-in-the-loop simulation testbed for the camera and lighting unit of the European robotic arm. In: 14th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation. ASTRA 2017.
[12] Туманов А.В., Зеленцов В.В., Щеглов Г.А. Основы компоновки бортового оборудования космических аппаратов. 3-е изд. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018, 572 c.
[13] Ермолаев В.И. Проектирование транспортных космических аппаратов. Санкт-Петербург, Изд-во БГТУ, 2019, 65 с.
[14] Block D. Russian space web. URL: https://www.russianspaceweb.com/n1_d.html (дата обращения 24.11.2024).
[15] Space-track URL: https://www.space-track.org (дата обращения 24.11.2024).
[16] Васин А.И., Коротеев А.С., Ловцов А.С., Муравлев В.А., Шагайда А.А., Шутов В.Н. Обзор работ по электроракетным двигателям в Государственном научном центре ФГУП «Центр Келдыша». Труды МАИ, 2012, № 60, 9 с. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35335
[17] Онуфриева Е.В., Онуфриев В.В., Синявский В.В. О влиянии энерговооруженности корректирующей двигательной установки низкоорбитального космического аппарата на его срок активного существования. Известия РАН. Энергетика. 2019, № 4, c. 119–129.
[18] Салмин В.В. Четвериков А.С., Гоголев М.Ю. Расчет проектно-баллистических характеристик и формирование проектного облика межорбитальных транспортных аппаратов с электрореактивной двигательной установкой с использованием информационных технологий. Самара, Изд-во Самарского ун-та, 2019, 196 с.
[19] Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. Москва, Вычислительный центр АН СССР, 1968, 108 с.
[20] Ракета-носитель «Ангара-А5». Роскосмос. URL: https://www.roscosmos.ru/36320/ (дата обращения 24.11.2024).
[21] АО «Научно-исследовательский институт машиностроения». Каталог продукции 2022. URL: https://www.niimashspace.ru/files/2020/Katalog-NIIMash-2020_compressed.pdf (дата обращения 24.11.2024).
[22] Final report on a study of automated rendezvous and docking for ATS 5 despin, vol. 1. NASA Technical Report. SD-71-286-VOL-1. NASA-CR-119001. URL: https://ntrs.nasa.gov/citations/19710019685 (дата обращения 24.11.2024).
[23] Shawn Baxter McCamish, Marcello Romano, Xiaoping Yun. Autonomous distributed control of simultaneous multiple spacecraft proximity maneuvers. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2010, vol. 7, no. 3, pp. 630–644. DOI: 10.1109/TASE.2009.2039010