Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
Статья научная
Рассматривается управление ориентацией космического аппарата (КА), предназначенного для съемки заданных районов земной поверхности с высоким пространственным разрешением (1,0 м при съемке в надир), функционирующего на круговой орбите с высотой 720 км и наклонением 51,6°. За один сеанс наблюдений (длительностью 20 мин) система управления движением и навигации (СУДН) должна обеспечить съемку до 12 отдельных объектов, или выполнить шесть стереосъемок. СУДН включает: три звездных датчика, датчик угловой скорости, аппаратуру спутниковой навигации, систему инерционных исполнительных органов из восьми маховиков, электромагнитные исполнительные органы для сброса накопленного кинетического момента маховиков. Во время разворотов КА перед съемкой угловая скорость превышает диапазон измерений датчика угловой скорости. Точностные характеристики датчика угловой скорости непосредственно после вхождения в диапазон измерений разработчиками прибора не гарантируются. Поэтому для определения угловой скорости КА во время разворота и при проведении съемки используются звездные датчики. Проведено исследование возможности выполнения требований по точности стабилизации КА и количеству проводимых в сеансе наблюдений без использования измерений с датчиков угловой скорости. Выбраны параметры наблюдателя и регулятора динамического контура управления ориентацией КА. Приведены результаты моделирования динамических режимов КА.
Бесплатно
Статья научная
Проведен проектно-баллистический анализ влияния параметров вспомогательных разгонных блоков и формируемых ими эллиптических орбит базирования для многоразового межорбитального буксира на основе ядерной энергоустановки и электроракетной двигательной установки мегаваттного класса на эффективность его применения в задаче доставки полезных грузов на геостационарную орбиту. Показано, что в сравнении с вариантом круговой радиационно безопасной орбиты высотой Нкр = 800 км применение эллиптических орбит базирования в сочетании с использованием вспомогательных разгонных блоков на базе кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей позволяет улучшить энергомассовые показатели эффективности многоразового буксира, а также увеличить экономию затрат от его применения по сравнению с наиболее эффективными средствами межорбитальной транспортировки традиционного типа - одноразовыми кислородно-водородными разгонными блоками.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время испытания автоматических космических аппаратов проводятся в автоматизированном режиме с помощью соответствующего программного обеспечения на автоматизированном испытательном комплексе. На этапе выполнения опытно-конструкторских работ возникает задача оценки отработанности конструкторской документации. Такую оценку можно проводить с помощью автоматически генерируемых протоколов испытаний, которые необходимо проанализировать. Их количество слишком велико, чтобы выполнять эту работу вручную. Для решения этой проблемы было разработано вспомогательное программное обеспечение, которое может провести такую оценку по данным протоколов и испытательных программ. При использовании такого подхода для одного из опытных космических аппаратов разработки конструкторского бюро «Арсенал» удалось получить результаты, коррелирующиеся с представлениями о качественной оценке отработки. Таким образом, предложенный метод доказал свою эффективность при косвенной оценке результатов испытаний космических аппаратов. Предложенный подход позволил решить поставленную задачу по оценке результатов с представлением статистических величин, которые ранее были достоверно неизвестны.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению вопросов подтверждения адекватности имитационной модели функционирования вновь разрабатываемой системы переработки диоксида углерода (СПДУ). Приведено обоснование критерия адекватности имитационной модели. Для проверки адекватности имитационной модели выполнено сравнение результатов вычислительных экспериментов с данными, полученными при испытаниях конструкторско-технологического макета СПДУ. Критерии проверки гипотез об однородности выборок разных серий измерений представляют собой задачи статистического анализа. Для оценки результатов вычислительных экспериментов проведено сравнение средних значений выборок и рассеяний (дисперсий) с результатами, полученными при испытаниях конструкторско-технологического макета СПДУ. Представлен сравнительный анализ экспериментально полученных значений основного показателя назначения системы - «выход по воде» с результатами вычислительных экспериментов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованиям по обеспечению безопасности полёта многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия - Буран» при выведении на орбиту, содержит краткие материалы о научно-исследовательских, проектных, конструкторских и экспериментальных работах, выполненных специалистами РКК «Энергия» (ранее НПО «Энергия»), НПО «Молния» и многих других предприятий-участников по этому направлению работ. В статье рассмотрены основные проектные решения по комплексу в целом, по орбитальному кораблю, по средствам аварийного спасения, представлены результаты моделирования движения корабля в случае аварии ракеты-носителя, а также актуальность этих решений для перспективных проектов.
Бесплатно
Статья научная
На борту Международной космической станции (МКС) в сменном оборудовании и экспериментальной аппаратуре широко используются химические автономные источники электропитания (АИП). В случае отказа на борту МКС или транспортного корабля АИП представляют определенную опасность для экипажа как химические элементы. Поэтому принимаются специальные меры и используются средства/устройства, предотвращающие разгерметизацию АИП и попадание электролита в атмосферу герметичных отсеков МКС, на членов экипажа и аппаратуру. В статье указаны типы АИП, используемые на Российском сегменте МКС, и требования, предъявляемые к новым типам АИП. Изложены методики квалификационных, верификационных и предполетных испытаний АИП. Представлены результаты типовых квалификационных испытаний АИП.
Бесплатно
Обеспечение отказоустойчивости пилотируемых транспортных кораблей "Союз МС"
Статья научная
Статья посвящена обеспечению безотказности пилотируемого транспортного корабля «Союз МС» и безопасности его экипажа, а также анализу обоснованности требований к отказоустойчивости, предъявленных к кораблю в рамках его участия в работах по Международной космической станции (МКС). Представлены анализ методов и результаты работ по обеспечению устойчивости к отказам кораблей «Союз» на этапах создания и последующей модернизации. Изложена концепция требований к отказоустойчивости, принятая при проектировании и разработке корабля «Союз МС», описаны модификации, проведённые на корабле для обеспечения выполнения этих требований. Рассмотрены задачи наземной экспериментальной отработки и заводских контрольно-проверочных испытаний по предотвращению отказов в полёте кораблей. Предложен подход к статистическому анализу замечаний и отказов, выявленных в процессе полёта корабля, позволяющий дать независимую оценку эффективности испытаний по предотвращению отказов в полёте. Представлены результаты статистического анализа замечаний и отказов, зарегистрированных при полётах кораблей «Союз» к МКС (всего 55 кораблей), на основе которых сделан вывод об обоснованности и достаточности предъявленных требований к отказоустойчивости.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен малогабаритный гироскопический измеритель вектора угловой скорости (МБИС) разработки и изготовления НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова на базе динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой. В статье даны общие технические характеристики гироскопического прибора (габаритно-массовые параметры, точность измерения, количество измерительных осей, ресурс работы, энергопотребление и т. д.). В работе представлены преимущества и недостатки выбранного гироскопа (динамически настраиваемого) в качестве чувствительного элемента. Преимуществами данного выбора являются средняя точность измерения прибора при небольших габаритно-массовых характеристиках и длительный ресурс работы. Недостаток - необходимость применения специальных систем в составе гироскопических приборов (типа МБИС), предназначенных для защиты чувствительных элементов от внешних механических воздействий, возникающих при выведении ракетой-носителем космического аппарата. В статье изложены основные принципы обеспечения стойкости к таким воздействиям...
Бесплатно
Статья обзорная
В статье дан обзор докладов двух последних Московских международных симпозиумов по исследованиям Солнечной системы в части изучения Луны, Меркурия и Венеры. Рассмотрено в общей сложности 65 докладов, в которых обсуждаются вопросы планирования перспективных миссий к указанным небесным телам, программы и задачи их исследования, научное оборудование, а также последние научные результаты. Доклады, в т. ч., охватывают вопросы геологического строения Луны, Меркурия и Венеры, особенности состава и физико-химических свойств лунного грунта и пылевой экзосферы Луны, эволюции поверхности, атмосферы и климата Венеры, её облачного слоя. В ряде докладов, касающихся перспектив исследования и освоения Луны, делается особый акцент на разведке и добыче местных ресурсов, включая полярные отложения водяного льда, в интересах лунных баз и будущей внеземной индустрии. Рассматриваются вопросы использования указанных ресурсов в интересах земной экономики и решения экологических проблем. Большое внимание уделяется Венере как объекту астробиологических исследований в свете последних данных о возможной микробиологической активности в её облачном слое. Приведённый материал может представлять интерес для специалистов ракетно-космической отрасли, в частности, при разработке программ освоения дальнего космоса как автоматическими, так и пилотируемыми средствами.
Бесплатно
Статья научная
Выполнен обзор докладов двух последних Московских международных симпозиумов по исследованиям Солнечной системы. В первой части обзора рассмотрено 43 доклада основной сессии секции «Марс». Работы ведущих специалистов в области планетологии охватывают широкий спектр научных и прикладных проблем - от изучения геологической истории и климата Марса, поиска следов жизни и подповерхностных запасов воды до новых технологий в планетных исследованиях, планирования миссий, а также мониторинга солнечной активности и радиационных условий в межпланетном пространстве, на орбите и поверхности Марса. Полученные в последние два десятилетия данные позволили существенно продвинуться в понимании природы Марса, но остаётся множество нерешённых вопросов относительно климата в раннюю эпоху, существования в прошлом марсианских океанов, биологической и геологической активности. Научные результаты, получаемые автоматическими космическими аппаратами, должны в полной мере учитываться при разработке пилотируемых программ освоения дальнего космоса.
Бесплатно
Статья научная
Представлен обзор новых методов оптимизации траекторий космических аппаратов с непрерывной тягой. Методы основаны на дискретизации траектории по времени полета на малые сегменты и на близкие к равномерной дискретной аппроксимации направления вектора тяги множеством псевдоимпульсов с ограничением их неравенством на каждом сегменте. Задача оптимизации - минимизация суммарной характеристической скорости. Оптимальный импульс на каждом сегменте может быть представлен как сумма ненулевых псевдоимпульсов с ограничением их суммарной характеристической скорости. Терминальные условия представляются как линейное матричное уравнение. Матричное неравенство на суммы всех псевдоимпульсов используется для преобразования задачи в форму линейного программирования высокой размерности. Непрерывные маневры включают наборы смежных сегментов, и требуется обработка решений линейного программирования для формирования последовательности маневров. Оптимальное число маневров определяется автоматически. Методы обеспечивают гибкие возможности расчета траекторий сложных миссий с различными требованиями и ограничениями. Представлен обзор примеров оптимизации траекторий космических аппаратов различных типов. Обсуждаются преимущества этих методов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены выполненные РКК «Энергия» исследования возможности создания высокотемпературного силового преобразователя напряжения низковольтной космической энергоустановки электроракетного транспортного аппарата на основе классических схем преобразования напряжения с использованием электроплазменных вентилей (ключевых элементов) и высокотемпературных трансформаторов. Приведены электрические схемы систем преобразования напряжения. Приведены результаты экспериментальных исследований лабораторных образцов электроплазменных вентилей электрической мощностью в десятки и сотни киловатт, которые показали принципиальную возможность создания на их основе высокотемпературных радиационно-стойких преобразователей напряжения с относительной массой ~0,01 кг/А для энергоустановок типа ЯЭУ с термоэмиссионным реактором-преобразователем субмегаваттной и мегаваттной мощности. Приведено обоснование выбора частоты преобразования напряжения в системах без принудительного охлаждения. Экспериментально подтверждена принципиальная возможность реализации в высокотемпературном исполнении трансформаторов с уровнем рабочих температур 600 °С, даны рекомендации по выбору материалов.
Бесплатно
Статья научная
Основной целью настоящей статьи является краткий обзор мультифизичных задач и методов их решения в области космических ядерных энергетических установок, решаемых и разрабатываемых специалистами АО «ГНЦ РФ-ФЭИ». Физико-техническое обоснование разработки и эксплуатации космических ядерных энергетических установок с прямым преобразованием тепловой энергии в электричество включает в себя электротеплофизический расчет характеристик термоэмиссионного электрогенерирующего элемента и электрогенерирующего канала в целом, нейтронно-физические расчеты и оптимизацию структуры активной зоны и радиационной защиты. Для определения электротепло физических характеристик электрогенерирующего канала применяется его трехмерный детальный расчет (программный комплекс COMSOL-ЭГК). Для нейтронно-физического расчета характеристик активной зоны и радиационной защиты применяются единые трехмерные расчетные программные комплексы, реализующие метод Монте-Карло (в частности, MMKFK-2, MCNP), позволяющие учитывать гетерогенность и все особенности геометрии. Перечисленные в обзоре расчетные методики и комплексы системно и комплексно применяются в ГНЦ РФ-ФЭИ при обосновании характеристик проектируемых в настоящее время космических ядерных энергетических установок.
Бесплатно
Обзор проектов пилотируемых полетов к Марсу
Статья обзорная
Рассмотрена история некоторых проектов пилотируемых полетов к Марсу в США и нашей стране, описаны особенности конструкции межпланетных кораблей и проведена реконструкция их внешнего облика. Представлены сегодняшние концепции, проекты, планы, перспективы исследования и освоения Марса. Предложены стратегия и задачи первых пилотируемых экспедиций на Марс, возможный облик и характеристики многоразового межпланетного экспедиционного комплекса (включая межпланетный орбитальный корабль, энергодвигательный комплекс, взлетно-посадочный комплекс, корабль доставки и возвращения экипажа), способного выполнять задачи по пилотируемым исследованиям межпланетного пространства от Венеры до Марса, включая Луну, спутники Марса и астероиды, с учетом современных требований по обеспечению безопасности и относительно низкой стоимости межпланетного комплекса. Предложен к рассмотрению вариант многоразового межпланетного комплекса с использованием жидкостной ракетной двигательной установки и аэрозахвата в атмосферах планет.
Бесплатно
Статья научная
По инициативе С.П. Королёва в 1959 г. в ОКБ-1 (сейчас РКК «Энергия») был создан комплекс «Высокотемпературной энергетики и электроракетных двигателей», которому была поручена разработка ядерных электроракетных двигательных установок для тяжелых межпланетных кораблей. В качестве источника электроэнергии была выбрана ядерная энергетическая установка на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя, в качестве электроракетных двигателей - стационарный низковольтный магнитоплазмодинамический (МПД) двигатель большой мощности (0,5-1,0 МВт) с ресурсом в тысячи часов. Приведены результаты выполненного РКК «Энергия» совместно со смежными организациями огромного комплекса поисковых, проектно-конструкторских, материаловедческих и экспериментально-испытательных работ по МПД-двигателю, в т. ч. результаты создания и ресурсных 500-часовых испытаний МПД-двигателя с подводимой электрической мощностью 500-600 кВт с литием в качестве рабочего тела. Впервые в мире был создан и успешно испытан в космосе МПД-двигатель мощностью 17 кВт на литии. Подчеркивается, что до настоящего времени ни по достигнутой мощности двигателя при длительной работе на стационарном режиме, ни по полученным характеристикам, ни по ресурсу достижения РКК «Энергия» того времени еще никто не превзошел.
Бесплатно
Статья научная
В статье выполнен аналитический обзор опубликованных работ по экспериментальному и, частично, расчетно-теоретическому исследованию нейтронно -физических характеристик критических сборок, моделирующих по геометрии и составу материалов термоэмиссионные реакторы-преобразователи (ТРП) на быстрых нейтронах. Приведены результаты исследований радиального распределения энерговыделения с размещением поглощающих и делящихся экранов на границе активной зоны с боковым отражателем, результаты выравнивания радиального энерговыделения и подавления локального всплеска энерговыделения в топливных сердечниках периферийных электрогенерирующих сборок-каналов (ЭГК). Приведены результаты экспериментальных измерений микроструктуры энерговыделения по сечению топливных сердечников. Приведен анализ результатов экспериментов и расчетов эффективности бокового отражателя с рабочими органами системы управления и защиты (СУЗ). Показано, что введение двенадцати рабочих органов СУЗ в реактор переводит его в глубоко подкритическое состояние. Экспериментально показано сокращение модульной сборки ТРП примерно на порядок относительно традиционной схемы сборки из отдельных ЭГК. Приведены результаты экспериментов на критсборке, моделирующей ТРП с гомогенной (не модульной) структурой активной зоны. Приведены результаты экспериментальных нейтронно-физических исследований условий работы лазеров с комбинированной накачкой в составе ТРП на быстрых нейтронах с замедляющим отражателем.
Бесплатно
Обзор схем пенетраторов для контактных исследований космических объектов
Статья обзорная
Проведён обзор перспективных средств для контактных исследований космических объектов - пенетраторов. Пенетратор - инструмент для сбора первичной научной информации о физико-химическом составе грунта при проникновении вглубь планеты до нескольких метров и, в отдельных вариантах, последующей передачи полученного материала на Землю. История развития космических пенетраторов насчитывает более 30 лет, и проекты таких пенетраторов разрабатываются различными космическими агентствами многих стран, но в настоящий момент отсутствует прецедент осуществления лётного эксперимента. Рассматриваемые в данном обзоре разработки находятся на самых разных стадиях - от предложений по концепции до натурных экспериментов. В данной работе показано большое разнообразие характеристик таких инструментов для исследования космических тел. В статье проведён анализ и классификация этих разработок, что может быть полезным при разработке как проектов пенетраторов нового поколения, так и космических экспедиций с их использованием.
Бесплатно
Обобщенная функция распределения срока службы приборов и агрегатов орбитальных станций
Статья научная
Разработана обобщенная функция распределения срока службы элементов российских орбитальных станций. Функция учитывает особенности физической природы возникновения отказов и может быть использована для оценки показателей надежности орбитальной станции, а также для прогнозирования характеристик потоков отказов и обеспечения планового технического обслуживания космической станции.
Бесплатно
Ограничитель скорости выдвижения кольца упруго-адаптивного периферийного стыковочного механизма
Статья научная
Стыковочное кольцо упруго-адаптивного стыковочного механизма по сигналу первого контакта выдвигается пружинными механизмами штанг для улучшения условий сцепки. При этом оно достигает большой скорости, и на пассивный стыковочный интерфейс оказываются неприемлемые ударные нагрузки. В настоящей работе рассмотрены ограничитель скорости выдвижения стыковочного кольца, его аналитическая модель, краткая методика расчёта его параметров. Описаны упрощённая модель выдвижения кольца при первом контакте, способ определения коэффициента вязкостного трения шарико-винтового преобразователя стыковочного механизма, являющегося параметром модели. Приведены методика, результаты и сравнение моделирования выдвижения стыковочного кольца с предложенным замедлителем и без него. Показано, что при наличии ограничителя скорости выполняются требования Международного стандарта по импульсному нагружению пассивного интерфейса. Приведён приемлемый по массогабаритным параметрам вариант конструктивной реализации ограничителя скорости.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны алгоритмы управления накопленным кинетическим моментом инерционных исполнительных органов космических аппаратов (КА) при проведении маневров с использованием электрореактивных двигателей, расположенных по схеме, обеспечивающей одновременное создание сил и управляющих моментов относительно центра масс КА. Приведены результаты летно-конструкторских испытаний геостационарного КА «Ямал-202» и математического моделирования маневров перспективного КА на высокоэллиптической орбите.
Бесплатно
