Анализ последствий повреждения конструкции Российского сегмента МКС, вызванного столкновением с осколком космического мусора

Автор: Соколов Вячеслав Георгиевич, Горбенко Андрей Владимирович

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов

Статья в выпуске: 4 (27), 2019 года.

Бесплатный доступ

В условиях возрастающего засорения околоземного космоса количественная оценка катастрофичности последствий пробоя МКС осколками космического мусора является необходимым инструментом при разработке мероприятий по парированию аварийной ситуации, связанной с пробоем. Российский сегмент (РС) МКС наиболее уязвим к пробоям из-за наличия в его составе транспортных кораблей, имеющих более слабую экранную защиту по сравнению с модулями станции. В связи с этим возникает задача определения степени катастрофичности пробоя гермооболочки модулей, транспортных кораблей, топливных баков и баллонов РС с учетом возможных видов катастрофических последствий пробоя и распределения риска пробоя по модулям и транспортным кораблям. Для решения задачи разработана методика расчета рисков катастрофического пробоя станции, основанная на разделении основной задачи на два этапа. На первом этапе рассчитывается вероятность пробоя отдельных отсеков, составляющих станцию и имеющих определенный тип экранной защиты, с использованием конечноэлементной геометрической модели станции и модели техногенной среды. Полученные результаты используются на втором этапе расчетов вероятности катастрофического исхода пробоя методом статистических испытаний (метод Монте-Карло). При этом используется модель РС МКС, состоящая из отсеков упрощенной формы (цилиндров и усеченных конусов), что позволяет упростить процедуру получения случайного места пробоя и сократить временные затраты для получения статистически достоверных результатов. На основе представленной в статье методики разработана программа, используемая для расчета вероятности катастрофических последствий пробоя РС МКС. Анализ результатов расчетов показал, что относительная вероятность катастрофического исхода пробоя, сопровождаемого гибелью экипажа и/или потерей станции, составляет 13,3%; вероятность экстренной эвакуации экипажа из-за угрозы гипоксии - 3,716%; вероятность экстренной эвакуации экипажа в корабле с пробитым бытовым отсеком - 21,59%. Предложены мероприятия по дальнейшему снижению риска катастрофических последствий пробоя путем введения системы оперативного определения координат места пробоя в состав бортовых систем, а также использования экипажем кислородных масок при проведении спасательных операций.

Еще

Международная космическая станция, российский сегмент мкс, метеороид, космический мусор, экранная защитная конструкция, вероятность пробоя, вероятность катастрофических последствий пробоя

Короткий адрес: https://readera.org/143172157

IDR: 143172157   |   DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-4-65-76

Список литературы Анализ последствий повреждения конструкции Российского сегмента МКС, вызванного столкновением с осколком космического мусора

  • SSP41163, Russian Segment Specification, International Space Station Program, Revision J, 28 November 2008.
  • SSP50094, Объединенный документ NASA/РКА по спецификациям и стандартам для Российского сегмента МКС. Программа Международной космической станции. Редакция А. 20 июня 1997 г.
  • Preservation of Near-Earth Space for Future Generations / Edited by John A. Simpson. University of Chicago, Department of Physics and Enrico Fermi Institute. Cambridge University Press. 1994.
  • Orbital Debris, a Technical Assessment / National Research Council, National Academic Press, 1995.
  • Bjorkman M.D., Christiansen E.L., Lear D.M. Bumper 3 Software User Manual. NASA/TM2014-218559, October, 2014.
  • Соколов В.Г., Горбенко А.В., Афанасьев В.О., Бровкин А.Г. Расчет вероятностных характеристик процесса столкновения космического аппарата с метеороидными и техногенными частицами в околоземном космическом пространстве ("Защита КА"). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012616117. 4 июля 2012 г.
  • Williamsen J., Blacklock K., Evans H.J., Guay T.D. Quantifying and reducing International Space Station vulnerability following orbital debris penetration // Journal of Spacecraft and Rockets. 1999. January - February. V. 36. № 1. P. 133-141.
  • Lutz B.E.P., Goodvin C.J. Catastrophic Failure Modes Assessment of the International Space Station Alpha / Meyer Analytics, Inc., NASA Contractor Report 4720, February 1996.
  • Williamsen J.E. Quantifying and Enhancing Space Station Safety Following Orbital Debris Penetration. Презентация для Национального Исследовательского Совета, США, 1996.
  • NASA Orbital Debris Engineering Model ORDEM 3.0, User's Guide, NASA/ TP-2014-217370, Johnson Space Center, Houston, Texas, April 2014.
  • Половнев А.Л. Определение координат точки пробоя высокоскоростной частицей на борту служебного модуля МКС // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 56. С. 198-203.
Еще
Статья научная