Оценка применимости автономного электродинамического троса для управления орбитальным движением низкоорбитальных космических аппаратов
Авторы: Бечаснов П.М.
Опубликовано в выпуске: #3(171)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
В отличие от ранее известного электродинамического троса, автономный электродинамический трос характеризуется наличием автономного источника зарядов на ионизации бортового запаса рабочего тела. Рассмотрена возможность применения такого троса для управления орбитальным движением низкоорбитальных космических аппаратов. Уточнены оценки тяги, энергопотребления и массы этих тросов, показавшие осуществимость достижения удельного импульса в несколько сотен километров в секунду при цене тяги на уровне 20 кВт/Н и собственном ускорении примерно 1 мм/с2. Сформирована схема троса с использованием стабилизации наддувом, уточнен состав и облик его основных подсистем. Определен диапазон рабочих орбит автономного электродинамического троса, предусматривающий ограничение по наклонению не менее 45 град для обеспечения маневрирования спутника с сохранением возможности поддержания приэкваториальной орбиты. Предложено использовать такие устройства для проведения длительных маневров с большой характеристической скоростью, например, поддержания сверхнизких орбит, обеспечения многократного перенацеливания космических аппаратов, разведения их по орбитальным плоскостям после выведения, множественной инспекции космического мусора на различных орбитах, возврата к орбитальной станции для обслуживания и т. п.
EDN ZJZSLW
Литература
[1] Бечаснов П.М. Анализ работоспособности электродинамических тросов с автономной генерацией электронов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2020, вып. 8. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2020-8-2010
[2] Финченко В.С., Пичхадзе К.М., Ефанов В.В. Надувные элементы в конструкциях космических аппаратов — прорывная технология в ракетно-космической технике. Химки, НПО Лавочкина, 2019, 487 с.
[3] Агеев В.П., Островский В.Г. Магнитоплазменный двигатель большой мощности непрерывного действия на литии. Известия Российской академии наук. Энергетика, 2007, № 3, с. 82–95.
[4] Белан Н.В., Ким В.П., Оранский А.И., Тихонов В.Б. Стационарные плазменные двигатели. Харьков, ХАИ, 1989, 315 с.
[5] Ким В.П. Конструктивные признаки и особенности рабочих процессов в современных стационарных плазменных двигателях Морозова. Журнал технической физики, 2015, т. 85, вып. 3, с. 45–59.
[6] Drell S., Foley H., Ruderman M. Drag and Propulsion of Large Satellites in the Ionosphere: An Alfvén Propulsion Engine in Space. Journal of Geophysical Research, 1965, no. 70, pp. 3131–3145. DOI: 10.1029/JZ070i013p03131
[7] Comer R.L., Levy S. Deflections of an Inflated Circular-Cylindrical Cantilever Beam. AIAA Journal, 1963, vol. 1, no. 7, pp. 1652–1655.
[8] Гладкий В.Ф. Прочность, вибрация и надежность конструкции летательного аппарата. Москва, Наука, 1975, 454 с.
[9] Лупаков И.С., Кузьмичев Ю.С. Исследование проницаемости стенок металлических труб для гелия. Атомная энергия, 1964, т. 17, вып.1, с. 49–52.
[10] Архипов А.С., Ким В.П., Сидоренко Е.К. Стационарные плазменные двигатели Морозова. Москва, Изд-во МАИ, 2012, 292 с.
[11] Глибицкий М.М. Системы питания и управления электрическими ракетными двигателями. Москва, Машиностроение, 1981, 195 с.
[12] Морданов М.Р., Сафронов С.Л. Анализ и совершенствование характеристик солнечной батареи малого космического аппарата типа «АИСТ-2». Вестн. Самарского ун-та. Аэрокосм. техника, технологии и машиностроение, 2024, т. 23, № 1, с. 55–66. DOI: 10.18287/2541-7533-2024-23-1-55-66
[13] Титов М.Ю. Влияние рабочего тела на проектные параметры космических аппаратов с электроракетной двигательной установкой. Космическая техника и технологии, 2023, № 1, с. 52–64.
[14] Pearson J., Levin E., Carroll J.A., Oldson J.C. Orbital Maneuvering with Spinning Electrodynamic Tethers. 2nd International Energy Conversion Engineering Conference, 16–19 August 2004. Providence, Rhode Island. DOI: 10.2514/6.2004-5715
[15] Квасников Л.А., Латышев Л.А., Пономарев-Степной Н.Н., Севрук Д.Д., Тихонов В.Б. Теория и расчет энергосиловых установок космических летательных аппаратов. Москва, Изд-во МАИ, 2001, 480 с.
[16] Rummel R., Gruber T. Gravity and Steady-State Ocean Circulation Explorer GOCE. 2009. DOI: 10.1007/978-3-642-10228-8_16
[17] Kazeev M., Khodnenko V. Orbital Maneuvers of Earth Observing Satellites Using Electric Propulsion Systems. Plasma Physics Reports, 2019, no. 45, pp. 159–165. DOI: 10.1134/S1063780X19010070
[18] Бечаснов П.М. Анализ особенностей использования сверхлегких ракет-носителей на основе статистики пусков. Инженерный журнал: наука и инновации, 2024, вып. 12. EDN CKXDWH
[19] Феоктистова К.П., ред. Космические аппараты. Москва, Воениздат, 1983, 319 с.
[20] Россия заявила Rassvet. ComNews URL: https://www.comnews.ru/content/224619/2023-03-01/2023-w09/rossiya-zayavila-rassvet (дата обращения: 01.10.2025).
[21] «Роскосмос» утвердил эскизный проект российской орбитальной станции Lenta.ru URL: https://lenta.ru/news/2024/04/02/ros/ (дата обращения: 01.10.2025).