Расчет проектных параметров орбитальных тросовых систем для реализации функций атмосферного тормозного устройства
Авторы: Иванов В.А., Купреев С.А., Ручинский В.С.
Опубликовано в выпуске: #6(78)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-6-1770
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности
Предложен проект использования орбитальной тросовой системы в качестве атмосферного тормозного устройства для свода малоразмерных космических аппаратов (в том числе наноспутников) с низких орбит. Концевыми элементами тросовой системы являются две части отработавшего космического аппарата, которые усиливают эффект гравитационной стабилизации тросовой системы, а соединительный трос значительно увеличивает общее аэродинамическое сопротивление и играет роль аэродинамического тормоза. Разработана математическая модель движения связанных объектов в центральном ньютоновском поле силы тяготения Земли с учетом аэродинамической силы сопротивления верхних слоев атмосферы и массы троса. Определены формы равновесия космического троса в равновесном стационарном режиме движения связки. Разработана методика расчета основных проектных параметров тросовой системы, развернутой на базе наноспутника и выполняющей функции атмосферного тормозного устройства. Проведен анализ возможности реализации тросовой системой функции атмосферного тормозного устройства на эллиптических орбитах. Сформулированы рекомендации по проектированию тросовых систем, выполняющих функции атмосферных тормозных устройств
Литература
[1] Beletsky V.V., Levin E.M. Dynamics of Space Tether Systems. In: Advances in the Astronautical Sciences. San Diego, CA, USA, Univelt Inc. Publ., 1993.
[2] Иванов В.А., Kупреев С.А., Ручинский В.С. Анализ возможности реализации орбитальной тросовой системой функции атмосферного тормозного устройства. Инженерный журнал: наука и инновации, 2018, вып. 5. DOI: 10.18698/2308-6033-2018-5-1764
[3] Даниленко А.В., Ёлкин К.А., Лягушина С.Ц. Проект программы поэтапного освоения перспективной космической технологии — орбитальных тросовых систем. Восьмой международный аэрокосмический конгресс IAC’15. Пленарные и избранные доклады. Москва, 28 августа 2015 г., с. 289–294.
[4] Алпатов А.П., Белецкий В.В., Драковский В.И., Закржевский А.Е., Пироженко А.В., Трюгер Г., Хорошилов В.С. Динамика космических систем с тросовыми и шарнирными соединениями. Ижевск, Институт компьютерных исследований: Регулярная и хаотическая динамика, 2007, 560 с.
[5] Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. Москва, Наука, 1990, 336 с.
[6] Щербаков В.И. Орбитальные маневры космической тросовой системы. Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, 2010, 185 с.
[7] Cosmo M.L., Lorenzini E.C. Tethers in Space Handbook. Cambridge, Smithso-nian Astrophysical Observatory, 1997, 274 p.
[8] Levin E.M. Dynamic Analysis of Space Tether Missions. In: Advances in the Astronautical Sciences, vol. 126. Washington, DC, USA, American Astronautical Society Publ., 2007.
[9] Chen Y., Huang R., Ren X., He L., He Y. History of the Tether Concept and Tether Missions: A Review. In: ISRN Astronomy and Astrophysics, vol. 2013, pp. 1–7.
[10] Misra A. Dynamics and control of Tethered Satellite Systems. Acta Astronaut, 2008, vol. 63, iss. 11–12, pp. 1169–1177. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2008.06.020
[11] Aslanov V.S., Ledkov A.S. Dynamics of Tethered Satellite Systems. Cambridge, Woodhead Publ., 2012, 331 p.
[12] Kumar K.D. Review on Dynamics and Control of Nonelectrodynamic Tethered Satellite Systems. Journal of Spacecraft and Rockets, 2006, vol. 43, no. 4, pp. 705–720. URL: http://dx.doi.org/10.2514/1.5479
[13] Zimmermann F., Schttle U.M., Messerschmid E. Optimization of the Tetherassisted return Mission of a Guided Reentry Capsule. Aerospace Science and Technology, 2005, vol. 9, no. 8, pp. 713–721. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2005.09.002
[14] Williams P. Optimal Deployment/retrieval of Tethered Satellites. Journal of Spacecraft and Rockets, 2008, vol. 45, no. 2, pp. 324–343. URL: http://dx.doi.org/10.2514/1.31804
[15] Kruijff M. Tethers in Space: A Propellantless Propulsion In-orbit Demonstration. Delft University of Technology, The Netherlands, 2011, 432 p.
[16] Иванов В.А., Kупреев С.А., Ручинский В.С. Орбитальное функционирование связанных космических объектов. Москва, ИНФРА-М, 2014, 320 с.
[17] Иванов В.А., Kупреев С.А., Ручинский В.С. Космические тросовые системы. Москва, Альфа-М, 2014, 208 с.
[18] Pearson J., Carroll J., Levin E., Oldson J. EDDE: Electrodynamic Debris Eliminator for Active Debris Removal. Acta Astronautica, 2012, vol. 73, pp. 100–108.
[19] Андронов А.А., Леонтович Е.А. Качественная теория динамических систем второго порядка. Москва, Наука, 1960, 568 с.
[20] Андронов А.А., Леонтович Е.А., Гордон И.М., Майер А.Г. Теория бифуркаций динамических систем на плоскости. Москва, Наука, 1967, 488 с.