Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Анализ параметров межорбитальных транспортных средств в миссиях Transporter

Опубликовано: 25.03.2025

Авторы: Щеглов Г.А., Тетерина М.В.

Опубликовано в выпуске: #3(159)/2025

DOI: 10.18698/2308-6033-2025-3-2432

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов

Представлены результаты анализа проектных параметров существующих малых межорбитальных транспортных средств (OTV), используемых при оказании периферийных пусковых услуг (LML) в совместных запусках малых космических аппаратов. Поскольку в настоящее время в России ниша рынка услуг LML еще не занята, данная задача является актуальной. В организациях, изучающих поставленную задачу, работы находятся на стадии определения требований к отечественным аппаратам OTV. Целью исследования является выявление и обобщение ключевых технических характеристик применяемых в настоящее время OTV на базе данных из открытых источников информации. Рассмотрены OTV, участвующие в Rideshare-миссиях Transporter на многоразовой ракете-носителе Falcon-9. Метод исследования основывается на структурировании и анализе значительного массива опубликованных данных. Представлены созданные коммерческими фирмами аппараты Sherpa, IONSCV, Vigoride, Orbiter, Chimera, Mira, SpaceVan, Optimus, Quark-lite. Определены осредненные значения проектных параметров OTV, которые могут быть использованы при формировании требований к отечественному аналогу. Отмечена высокая активность компаний-конкурентов по созданию проектов OTV. Проведенный анализ данных о результатах выполнения миссий показал, что разработка аппаратов связана с чрезвычайно высоким риском для частных фирм-разработчиков, так как только три из девяти рассмотренных буксиров продемонстрировали полностью успешные миссии.

Работа выполнена в рамках реализации программы развития передовой инженерной школы «Системная инженерия ракетно-космической техники» МГТУ им. Н.Э. Баумана

EDN TIIRFG


Литература
[1] SMD Rideshare 101. Revision: Rideshare 101_v9_Final. NASA, 2020. URL: https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/09/rideshare-101-final.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[2] Guerrieri G. Dedicated, Rideshare and Piggyback. Impulso.space. 01.07.2023 URL:https://impulso.space/tools/blog/posts/dedicated-rideshare-piggyback (дата обращения: 12.01.2025).
[3] Space Logistics Markets. 1st Edition, 2022. Euroconsult. URL: https://digital-platform.euroconsult-ec.com/product/space-logistics-markets/ (дата обращения: 12.01.2025).
[4] Milenovic M. What are Orbital Transfer Vehicles (Space Tugs)? URL: https://matijamilenovic.medium.com/what-are-orbital-transfer-vehicles-space-tugs-a48288e4939c (дата обращения: 12.01.2025).
[5] Щеглов Г.А., Шаповалов А.В. Выбор двигательной установки перспективного малого разгонного блока. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, вып. 8. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2022-8-2200
[6] Satellite Catalog (SATCAT). CelesTrak URL: https://celestrak.org/satcat/search.php (дата обращения: 12.01.2025).
[7] SatNOGS DB. URL: https://db.satnogs.org (дата обращения: 12.01.2025).
[8] N2YO. URL:https://www.n2yo.com (дата обращения: 12.01.2025).
[9] Libre Space Community. URL:https://community.libre.space (дата обращения: 12.01.2025)
[10] Orbital Focus. URL:http://orbitalfocus.uk (дата обращения: 12.01.2025).
[11] Wattles J. SpaceX launches 143 satellites on one rocket in record-setting mission. CNN URL: https://www.cnn.com/2021/01/24/tech/spacex-rideshare-transporter-mission-scn/index.html (дата обращения: 12.01.2025).
[12] Foust J. SpaceX launches Transporter-11 smallsat rideshare mission. SpaceNews URL: https://spacenews.com/spacex-launches-transporter-11-smallsat-rideshare-mission/ (дата обращения: 12.01.2025).
[13] Lentz D. SpaceX Transporter-12 launches more than 100 satellites. 2025 NASA URL: https://www.nasaspaceflight.com/2025/01/transporter-12/ (дата обращения: 19.01.2025).
[14] Lentz D. SpaceX launches Transporter-10 rideshare from Vandenberg. NASA URL: https://www.nasaspaceflight.com/2024/03/transporter-10 (дата обращения: 12.01.2025).
[15] McDowell J. Space Activities in 2024. 2025 Jan 2 Rev 1.2 URL: https://planet4589.org/space/papers/space24.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[16] McDowell J. Space Activities in 2023. 2024 Jan 15 Rev 1.4 URL: https://planet4589.org/space/papers/space23.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[17] Sesnic T. Transporter-1 | Falcon 9 Block 5. Everyday Astronaut. URL: https://everydayastronaut.com/transporter-1-falcon-9-block-5/ (дата обращения: 12.01.2025).
[18] DeSisto A. Transporter-6 | Falcon 9 Block 5. Everyday Astronaut. URL: https://everydayastronaut.com/transporter-6-falcon-9-block-5-2/ (дата обращения: 12.01.2025).
[19] ESPA user’s guide. The EELV secondary payload adapter. MOOG. URL: https://www.moog.com/content/dam/moog/literature/sdg/space/structures/moog-espa-users-guide-datasheet.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[20] Volosín J.I.M. Transporter-8 | Falcon 9 Block 5. Everyday Astronaut. URL: https://everydayastronaut.com/transporter-8-falcon-9-block-5-2/ (дата обращения: 12.01.2025).
[21] NASA spaceflight. URL: https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2024/08/T11-stack2.jpg (дата обращения: 12.01.2025).
[22] Small Satellite 2012. Spaceflight Secondary Payload System (SSPS) and SHERPA Tug – A New Business Model for Secondary and Hosted Payloads. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/aa57/a7365cdc773a7a2ef5e24160e46a37f90816.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[23] Haskett S.A., Doggrell L.J. EELV Secondary Payload Adapter (ESPA). 13th AIAA/USU Conference on Small Satellites. URL: https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2183&context=smallsat (дата обращения: 12.01.2025).
[24] McKenzie P. Sherpa OTV Program Update. Presented to SPRSA, 2022. SPRSA URL: https://www.sprsa.org/sites/default/files/inline-images/gSvoqApsLE3DOLSvg5ao0JW9HSzrzTlKJnsGzj6SVy2EUZCixv.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[25] Sherpa-FX. Gunter’s Space Page. URL: https://space.skyrocket.de/doc_sdat/sherpa-fx.htm (дата обращения: 12.01.2025).
[26] Request for special temporary authority. Spaceflight Inc. URL: https://fcc.report/IBFS/SAT-STA-20210205-00017/3870545.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[27] Sherpa-AC. Gunter’s Space Page. URL: https://space.skyrocket.de/doc_sdat/sherpa-ac.htm (дата обращения: 12.01.2025).
[28] Apollo Constellation Engine (ACE) krypton/xenon propulsion system. Apollo Fusion. Version 02. Released: 06 Aug 2020. URL: https://satcatalog.s3.amazonaws.com/components/975/SatCatalog_-_Apollo_Fusion_-_ACE_-_Datasheet.pdf?lastmod=20210710023614 (дата обращения: 12.01.2025).
[29] Gill M. On-Orbit Validation of the Astra Spacecraft Engine™, 2022. Astra URL: https://astra.com/news/on-orbit-validation-of-the-astra-spacecraft-engine/ (дата обращения: 12.01.2025).
[30] In-Space Propulsion. State-of-the-Art of Small Spacecraft Technology. NASA URL: https://www.nasa.gov/smallsat-institute/sst-soa/in-space_propulsion/ (дата обращения: 12.01.2025).
[31] Sherpa-LTE. Gunter’s Space Page. URL: https://space.skyrocket.de/doc_sdat/sherpa-lte.htm (дата обращения: 12.01.2025).
[32] Rainbow J. Spaceflight’s chemically powered space tug heads for launch. 2022. SpaceNews URL: https://spacenews.com/spaceflights-chemically-powered-space-tug-heads-for-launch/ (дата обращения: 12.01.2025).
[33] Firefly Aerospace Announces Strategic Acquisition of Spaceflight Inc. to Bolster On-Orbit Services URL: https://fireflyspace.com/news/firefly-aerospace-announces-strategic-acquisition-of-spaceflight-inc-to-bolster-on-orbit-services/ (дата обращения: 12.01.2025).
[34] Investor presentation. 2020. Momentus URL: https://momentus.space/wp-content/uploads/2020/12/Momentus_Featured-Investor-Presentation_December-2020.pdf (дата обращения: 12.01.2025).
[35] Brandenburg J.E., Kline J., Sullivan, D. The microwave electro-thermal (MET) thruster using water vapor propellant. IEEE Transactions on Plasma Science, 2005, 33 (2), pp. 776–782. DOI: 10.1109/tps.2005.845252
[36] Hummelt J., Podolsky V., Gascon N. Pierced waveguide thruster. Patent US11585331B2. 2021.
[37] Hummelt J., Sercel J., Mainwaring P., Small J., Parman M. Spacecraft propulsion devices and systems with microwave excitation. Patent US11527387B2. 2021.
[38] STI solar arrays with multi-hinge deployment mechanism ready to fly. 2020. SpaceTech-I URL: https://spacetech-i.com/news/news-details/sti-solar-arrays-with-multi-hinge-deployment-mechanism-ready-to-fly (дата обращения: 12.01.2025).
[39] Todd D. Seven satellites trapped on Vigoride-3 (VR-3) after power fault. 2022. URL: https://www.seradata.com/vigoride-3-vr-3-satellite-delivery-spacecraft-has-power-fault-that-meant-only-two-of-its-nine-sat-passengers-got-out/ (дата обращения: 12.01.2025).
[40] Launches and Orbital Operations. 2022 — Launches to Orbit and Beyond. URL: https://orbitalfocus.uk/Diaries/Launches/Launches.php?year=2022 (дата обращения: 12.01.2025).
[41] Foust J. Momentus tug raises orbit with water-fueled thruster. 2023. SpaceNews URL: https://spacenews.com/momentus-tug-raises-orbit-with-water-fueled-thruster/ (дата обращения: 12.01.2025).
[42] Wilson L., Celano L., Arustamov G., Park J., Wong D. Rollable tape spring solar array. Patent US11936335B2. 2021.
[43] Momentus Launches Vigoride-6 Orbital Service Vehicle on SpaceX Transporter-7 Mission. Momentus URL: https://investors.momentus.space/news-releases/news-release-details/momentus-launches-vigoride-6-orbital-service-vehicle-spacex/ (дата обращения: 12.01.2025).
[44] NORAD. Apogee. Perigee. Eccentricity. 56196/Vigoride-6. CelesTrak URL: https://celestrak.org/NORAD/elements/graph-altitude.php?CATNR=56196 (дата обращения: 12.01.2025).
[45] Компания Momentus не сможет выполнить следующую миссию из-за нехватки средств. Kosmicheskaya Lenta. URL: https://kosmolenta.com/index.php/2153-2023-01-17-mementus-mori (дата обращения: 12.01.2025).
[46] Launcher. URL: https://www.launcherspace.com/ (дата обращения: 12.01.2025).
[47] Orbiter (web archive). URL: https://web.archive.org/web/20230613215501/ https://www.launcherspace.com/orbiter (дата обращения: 12.01.2025).
[48] Case study. Improving Critical Rocket Engine Performance with Advanced Metal AM. Velo 3D. URL: https://velo3d.com/wp-content/uploads/2022/05/Improving-Critical-Rocket-Engine-Performance-Launcher-Case-Study.pdf?_t=1723047874 (дата обращения: 12.01.2025).
[49] Орбитальный транспортный корабль Orbiter SN1 вышел из строя. Dzen URL: https://dzen.ru/a/Y_Sw6Nw2ykiZvzH- (дата обращения: 12.01.2025).
[50] Vast space. URL: https://www.vastspace.com/ (дата обращения: 12.01.2025).
[51] Starfish space. URL: https://www.starfishspace.com/ (дата обращения: 12.01.2025).
[52] Foust J. Second Orbiter transfer vehicle malfunctions. 2023. SpaceNews URL: https://spacenews.com/second-orbiter-transfer-vehicle-malfunctions/ (дата обращения: 12.01.2025).
[53] An OTV for every mission. Epic aerospace. URL: https://epic-aerospace.com/spacecraft (дата обращения: 12.01.2025).
[54] Impulse space qualifies the Saiph thruster ahead of first flight. Impulse space. URL: https://www.impulsespace.com/updates/impulse-space-qualifies-the-saiph-thruster-ahead-of-first-flight (дата обращения: 12.01.2025).
[55] LEO Express-1 Mission Updates. Impulse space. URL: https://www.impulsespace.com/updates/leo-express-1 (дата обращения: 12.01.2025).
[56] LEO Express-2 Mission Updates. Impulse space. URL:https://www.impulsespace.com/updates/leo-express-2-mission-updates (дата обращения: 19.01.2025)
[57] End-to-end space mobility. Exotrail. URL: https://www.exotrail.com (дата обращения: 12.01.2025).
[58] Microsatellite Bus MP42. Nanoavionics. URL: https://nanoavionics.com/small-satellite-buses/microsatellite-bus-mp42/ (дата обращения: 12.01.2025).
[59] Weltman A. Exotrail Completes First In-Orbit Delivery with SpaceVan Orbital Transfer Vehicle. 2024. Satellitetoday. URL: https://www.satellitetoday.com/launch/ 2024/03/11/exotrail-completes-first-in-orbit-delivery-with-spacevan-orbital-transfer-vehicle/ (дата обращения: 12.01.2025).
[60] NORAD. Orbit Data. 58295/SpaceVan-001. CelesTrak URL: https://celestrak.org/NORAD/elements/graph-orbit-data.php?CATNR=58295 (дата обращения: 12.01.2025).
[61] Roadside Assistance in Space: The Launch of Optimus and Boreas X90. Advanced Navigation. URL: https://www.advancednavigation.com/case-studies/roadside-assistance-in-space-the-launch-of-optimus-and-boreas-x90/ (дата обращения: 12.01.2025).
[62] Australia’s largest private satellite reaches orbit. Space.gov URL: https://www.space.gov.au/news-and-media/australias-largest-private-satellite-reaches-orbit (дата обращения: 12.01.2025).
[63] VS-1. 20N bipropellant thruster. Valiant space. URL: https://www.valiantspace.com/vs1 (дата обращения: 12.01.2025).
[64] NASA spaceflight forum. URL: https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=58042.240 (дата обращения: 12.01.2025).
[65] Atomos 2023 in Review. Atomos. URL: https://www.atomosspace.com/blogs/ atomos-2023-in-review (дата обращения: 12.01.2025).
[66] Resistojet Propulsion Systems. Electric propulsion laboratory. URL: https://electricpropulsionlab.com/resistojet-propulsion-systems/ (дата обращения: 12.01.2025).
[67] Atomos space. Mission 1. Atomos. URL: https://www.atomosspace.com/blogs/mission-1 (дата обращения: 12.01.2025).
[68] Orbital Express Space Operations Architecture. Web archive. URL: https://web.archive.org/web/20070313165744/http://www.darpa.mil/tto/programs/oe.htm (дата обращения: 12.01.2025).
[69] Mission updates. Atomos. URL: https://www.atomosspace.com/blogs/updates (дата обращения: 17.01.2025).
[70] Space logistics and orbital transportation services. D-Orbit. URL: https://www.dorbit.space (дата обращения: 17.01.2025).
[71] Deorbit Systems. State-of-the-Art of Small Spacecraft Technology. NASA. URL: https://www.nasa.gov/smallsat-institute/sst-soa/deorbit-systems/ (дата обращения: 17.01.2025).
[72] ION hosted payload services. D-Orbit. URL: https://www.dorbit.space/media/1/12.pdf (дата обращения: 17.01.2025).
[73] B20 thruster. Dawn Aerospace. 2024. URL: https://static1.squarespace.com/static/5e82736a5e6bb91e8af13ea7/t/65f2f1bb1022ad42c5a1b9c7/1710420438495/DA05.02+B20+Thruster+Brochure+20240301.pdf (дата обращения: 17.01.2025).
[74] Missions. D-orbit. URL: https://www.dorbit.space/mission-updates (дата обращения: 17.01.2025).
[75] ION Satellite Carrier. Missions. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ION_Satellite_Carrier (дата обращения: 17.01.2025).
[76] Endless sky mission booklet. D-Orbit. URL: file:///C:/Users/Egor/Downloads/Endless%20Sky%20Mission%20Bookletpdf.pdf (дата обращения: 19.01.2025)
[77] Ascend mission booklet. D-Orbit. URL: file:///C:/Users/Egor/Downloads/Ascend%20Mission%20Bookletpdf.pdf (дата обращения: 19.01.2025)
[78] The PocketQube Standard. Issue 1. 2018. URL: https://static1.squarespace.com/static/53d7dcdce4b07a1cdbbc08a4/t/5b34c395352f5303fcec6f45/1530184648111/PocketQube+Standard+issue+1+-+Published.pdf (дата обращения: 17.01.2025).
[79] ION SCV-011. ISS Tracker. URL: https://isstracker.pl/en/satelity/56957 (дата обращения: 17.01.2025).