Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
Статья научная
Приведено описание схемы и траектории выведения космического аппарата на целевую орбиту ракетой космического назначения «Зенит-3SL» по программе «Морской старт», рассмотрены некоторые аспекты работы системы управления разгонного блока ДМ-SL, приведена оценка точности выведения.
Бесплатно
Трансформируемые крупногабаритные конструкции для перспективных пилотируемых комплексов
Статья научная
С 2012 г. РКК «Энергия» в инициативном порядке в рамках инвестиционного проекта «Создание прототипа трансформируемого обитаемого космического модуля» проводились работы по проектированию трансформируемых модулей, созданию и экспериментальной отработке масштабного макета трансформируемого модуля, фрагментов многослойной трансформируемой гермооболочки. В данной статье отражены основные результаты проведенных работ по проекту, включающих испытания фрагментов многослойной трансформируемой гермооболочки, выбор схемы микрометеороидной защиты и ее экспериментальную отработку, производство и наземную отработку масштабного макета трансформируемого модуля. Описаны перспективы дальнейшей реализации проекта в плане разработки экспериментального трансформируемого модуля среднего типоразмера, а также использования созданной технологии надувных трансформируемых модулей в интересах развития российской пилотируемой космонавтики.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается динамика углового движения космического аппарата на высокоэллиптической орбите. Разработан алгоритм управления угловым движением космического аппарата и разгрузки кинетического момента инерционных исполнительных органов космического аппарата на высокоэллиптической орбите, использующий для этого гравитационный момент. Для построения законов управления ориентацией и разгрузки накопленного кинетического момента космического аппарата применяется метод точного размещения полюсов. Получено численное решение задачи управления ориентацией и разгрузкой кинетического момента космического аппарата на высокоэллиптической орбите по всем трем каналам управления на участке орбиты, свободном от выполнения целевой задачи, в окрестности перигея. Также произведен анализ устойчивости системы линеаризованных дифференциальных уравнений, описывающих динамику поведения космического аппарата на высокоэллиптической орбите.
Бесплатно
Управление параметрами солнечно-синхронных орбит спутников-осветителей
Статья научная
Работа посвящена проблеме освещения заполярных районов российских и зарубежных городов в период полярной ночи с помощью отражателей большой площади, размещенных на орбите Земли. Разработан алгоритм управления параметрами солнечно-синхронных орбит силой светового давления со стороны Солнца, действующей на отражатель. Предложенный метод позволяет удерживать параметры вблизи заданных значений. Ввиду того, что в качестве управляющего воздействия используется сила светового давления, управление орбитой спутника происходит без затрат топлива, являющегося дорогим и ограниченным ресурсом на борту космического аппарата. В результате использование солнечного паруса позволяет увеличить срок эксплуатации спутника. Также сделан вывод, что выбранной площади солнечного паруса не хватает для систематического изменения параметров орбиты, ее достаточно только для коррекции их значений.
Бесплатно
Упрощенный алгоритм построения вероятностной модели оценки степени рисков инновационных проектов
Статья научная
Представляется перспективный научно-методический аппарат построения вероятностной модели оценки степени рисков и целесообразности выполнения инновационных проектов создания высокотехнологичной продукции на основе теории нечетких множеств, приводятся результаты численного моделирования и алгоритм программной реализации предложенного метода. Предлагается модель оценки степени рисков по одному критерию, которая далее распространена для случаев оценки степени рисков по двум и более критериям. Под инновационными проектами понимаются такие проекты, которые требуют научнотехнического и научно-методического обеспечения их реализации, использования новых видов технологических платформ и материалов, критических технологий, а также имеют большие сроки разработки и риски сроков окупаемости.
Бесплатно
Статья научная
Дистанционное зондирование Земли, в т. ч. мониторинг катастрофических явлений в рамках космического эксперимента «Ураган», на борту Российского сегмента Международной космической станции производится с использованием цифровых зеркальных фотоаппаратов с длиннофокусными объективами и ручных спектрометрических приборов (научная аппаратура «Фотоспектральная система»). Для повышения информативности и качества интерпретации получаемых данных в октябре 2014 г. на борт Российского сегмента Международной космической станции доставлена научная аппаратура «Видеоспектральная система», предназначенная для измерения спектральной плотности энергетической яркости 270 локальных зон подстилающей поверхности с размером сторон около 40 м со спектральным разрешением не хуже 5 нм в диапазоне 400...950 нм. В статье приведены описание, технические характеристики, основные задачи, а также первые полученные измерения научной аппаратуры «Видеоспектральная система».
Бесплатно
Устройство накопления энергии нового периферийного стыковочного механизма
Статья научная
Новый периферийный стыковочный механизм предназначен для стыковки к портам, интерфейс которых совместим с международным стандартом. Отличием стыковочного механизма является накопление, а не демпфирование кинетической энергии сближения космических аппаратов. Кинематической основой стыковочного механизма выбрана платформа Гью-Стюарта. Конструкционная реализация каждого ее поступательного звена далее называется штангой. Она состоит из шариковинтового преобразователя, редуктора и устройства накопления энергии. В состав нового устройства накопления энергии входит спиральный пружинный механизм и управляемая обгонная муфта, которая по соответствующей команде запрещает или разрешает раскрутку вала пружинного механизма. Пружинный механизм реализует заданную нелинейную характеристику жесткости за счет использования в его составе ленты переменной ширины. Управляемая обгонная муфта состоит из храпового механизма, фрикционного (предохранительного) тормоза и двухпозиционного электромагнитного привода, который позволяет управлять переключением режимов муфты кратковременными импульсами, что обеспечивает низкое энергопотребление и возможность реализации заданной циклограммы.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы в аналитических обзорах эксперты все чаще обращают внимание на рост дефицита редких и редкоземельных элементов, необходимых для развития передовых технологий в современной промышленности. Для решения этой проблемы в будущем были предложены проекты утилизации вещества астероидов, сближающихся с Землей. Несмотря на сложности захвата, транспортировки и последующей разработки в космосе подобного объекта, такой путь решения задачи казался технологически возможным и рентабельно оправданным. Железо-никелевый астероид размером 10 м в поперечнике мог бы содержать до 75 т редких и редкоземельных металлов, прежде всего металлов платиновой группы, что эквивалентно коммерческой стоимости в ценах 2016 г. примерно $2,8 млрд. В данной работе показано, что утилизация астероидного вещества, поступающего на лунную поверхность, может оказаться технологически более простой и экономически более рентабельной. До настоящего времени считалось, что лунные ударные кратеры не содержат пород образовавших их астероидов, так как при высоких скоростях падения ударники испаряются в процессе столкновения с поверхностью Луны...
Бесплатно
Статья научная
24 ноября 2003 г. были выведены на орбиту геостационарные спутники связи «Ямал-201» и «Ямал-202». Эксплуатация одного из них, спутника «Ямал-202», продолжается уже 20 лет. Успешному использованию спутников этой серии способствовали результаты некоторых технических экспериментов, проведённых на Российском сегменте (РС) Международной космической станции (МКС), 25-летний юбилей запуска которой отмечается в 2023 г. В статье изложены результаты исследований, выполненных на РС МКС в рамках экспериментов «Тензор», «Среда-МКС», которые были использованы при управлении полётом спутников серии «Ямал» и способствовали их длительной работе на орбите.
Бесплатно
Статья научная
В работе определены характеристики бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС) и уголковых отражателей, обеспечивающие дальность измерений от 1 000 до 2 000 км при сближении космических аппаратов вне околоземной орбиты. Выполнено сравнение характеристик бортовых ЛЛС, радиотехнических систем для сближения и стыковки, а также терминалов лазерной связи космических аппаратов. Исследовано влияние дифракционных характеристик уголковых отражателей и аберрации скорости на измерения ЛЛС. Представлены математические выражения, основанные на приближениях геометрической оптики, использованные для выполненных в работе расчетов. Обоснован выбор параметров ЛЛС, необходимых для измерений рассматриваемых дальностей. Выполнено математическое моделирование дальностей измерений ЛЛС с использованием различных видов уголковых отражателей. Определена угловая расходимость зондирующих пучков ЛЛС, обеспечивающая требуемые дальности измерений. Проведено математическое моделирование работы ЛЛС с использованием программы «МИТРА». Рассмотрена проблема энергопотребления лазерных источников для бортовых ЛЛС.
Бесплатно
Хроника необыкновенного космического путешествия (баллистический анализ полёта ТПК "Союз Т-15")
Статья научная
35 лет назад в марте 1986 г. был выполнен уникальный полёт транспортного пилотируемого корабля «Союз Т-15», включивший в свою программу перелёт экипажа с одной орбитальной станции на другую (от станции «Мир» на «Салют-7») и обратно. В 60-летней истории пилотируемой космонавтики такой двойной перелёт продолжает оставаться единственным в своём роде. В статье рассмотрены обстоятельства, сложившиеся на момент запуска на орбиту станции «Мир» - первой станции третьего поколения. Подробно описываются подходы, принятые при разработке баллистической схемы, и оперативные изменения, потребовавшиеся в ходе её реализации. В заключение представлены фактические расходы топлива всех космических аппаратов, задействованных в этой схеме. Предполагается, что опыт, полученный при реализации перелётов, может быть востребован при проведении планируемых перспективных пилотируемых миссий как на околоземной орбите, так и при реализации будущей Лунной программы.
Бесплатно
Целевое использование Российского сегмента МКС: значимые научные результаты и перспективы
Статья научная
Международная космическая станция (МКС) - единственная имеющаяся в настоящее время в распоряжении человечества постоянно действующая обитаемая космическая платформа на околоземной орбите. Одним из наиболее важных результатов Программы МКС является создание надежной международной кооперации, осуществляющей целевое использование комплекса. Российский сегмент МКС - развивающаяся техническая система, позволяющая обеспечить последовательное совершенствование условий проведения исследований на борту. В статье приводятся некоторые значимые научные результаты, полученные на модулях Российского сегмента МКС различных поколений, и освещаются планы целевого использования сегмента в следующем десятилетии.
Бесплатно
Статья научная
При создании пилотируемых транспортных кораблей важнейшей задачей является обеспечение безопасности экипажа в случае аварии ракеты-носителя на участке выведения. С целью спасения экипажа в нештатных ситуациях создаются системы аварийного спасения, которые предназначены для отделения и увода корабля от аварийного носителя на безопасное расстояние в любой момент времени, начиная от старта и до окончания выведения. Для решения этой задачи в составе ракеты-носителя формируется отделяемый головной блок, включающий ракетный блок аварийного спасения с набором двигательных установок, пилотируемый транспортный корабль и переходной отсек между ракетным блоком аварийного спасения и пилотируемым транспортным кораблем. По такой схеме выполнены отделяемый головной блок системы аварийного спасения кораблей «Союз», «Аполлон», «Орион» и др. Основной отличительной особенностью нового ракетного блока аварийного спасения пилотируемого транспортного корабля по сравнению с существующими является его двухступенчатая конструкция, которая позволяет обеспечить спасение экипажа практически на любом участке траектории выведения. Важным этапом при разработке отделяемого головного блока системы аварийного спасения и выборе его параметров являются исследования аэродинамических характеристик с работающими и неработающими двигателями управления в автономном полете после отделения от аварийной ракеты-носителя. В последние годы для исследования аэрогазодинамики проектируемых изделий все шире применяется компьютерное моделирование, обладающее целым рядом преимуществ по сравнению с физическим моделированием, особенно на ранних стадиях проектирования. Промышленное использование компьютерного моделирования для исследований аэрогазодинамики предполагает определенную технологию, включающую этап предварительного тестирования программного обеспечения, планируемого к применению, с использованием экспериментальных данных по аналогичным изделиям. В данной публикации рассматривается один из примеров реализации такого подхода к исследованию аэродинамики отделяемого головного блока системы аварийного спасения пилотируемого транспортного корабля нового поколения, разрабатываемого РКК «Энергия». Представлены результаты расчетных исследований характеристик с использованием двух различных программных комплексов, выполненных РКК «Энергия» и ЦНИИмаш, и их сравнение с результатами испытаний модели в аэродинамических трубах ЦНИИмаш.
Бесплатно
Численное моделирование высокоскоростного ударного воздействия на конструкцию космических аппаратов
Статья научная
Техногенное засорение околоземного космического пространства представляет собой реальную угрозу функционированию космических аппаратов (КА), в т. ч. и реальную угрозу повреждения и разрушения советских космических аппаратов с бортовыми ядерными энергетическими установками (ЯЭУ), прекратившими активное существование три десятилетия назад. Столкновение космического мусора с элементами конструкции КА может как иметь катастрофические последствия, так и вызывать локальные повреждения (например, пробой элементов обеспечения теплового режима), которые влекут за собой потерю работоспособности аппарата или утрату некоторых функций. В случае КА с ЯЭУ ударное воздействие на конструкцию может приводить к образованию осколков с остаточной радиоактивностью, что требует постоянного внимания к состоянию аппаратов этого типа на орбитах «захоронения». Чтобы прогнозировать возникновение фрагментов космического мусора в околоземном космическом пространстве, оценивать живучесть КА, а также разрабатывать технические средства защиты, создан программный комплекс REACTOR, позволяющий решать с помощью настольного компьютера задачи расчёта последствий ударного воздействия на сложные технические объекты с функцией подсчёта количества образовавшихся фрагментов (осколков) и спектров их скоростей. В качестве объекта исследования построена схематичная модель КА и модель реактора космической ЯЭУ, выполнены расчёты. В результа те расчётов получены качественные и количественные характеристики образовавшихся фрагментов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты численного моделирования течения струй посадочной много- сопловой двигательной установки возвращаемого аппарата сегментально-конического типа при взаимодействии с посадочной поверхностью. Рассчитываются как течение растекающихся по поверхности струй, так и индуцированное ими течение вблизи аппарата. Исследования проведены для нескольких расстояний между посадочной поверхностью и возвращаемым аппаратом. Для каждого случая рассчитывалось установившееся решение. Определены время установления течения и величины возмущающих аэродинамических сил, вызванных потоком окружающего воздуха, индуцированным струйным течением. Получена монотонная зависимость этих величин от расстояния до посадочной поверхности. В рассмотренной конфигурации расположения сопел двигательной установки на всех поверхностях возвращаемого аппарата имеется разрежение, и создается сила, уменьшающая тягу двигательной установки в вертикальном направлении. При этом формируется поток газа от струй, направленный в сторону лобовой части аппарата. Проведен расчет при отклонении продольной оси аппарата от вертикали. Получена структура течения, и оценено влияние на аэродинамические характеристики. Проведено исследование влияния уменьшения тяги двигателей на исследуемые параметры как за счет уменьшения давления в потоке струй, так и за счет уменьшения их поперечного сечения. Проводится визуализация пространственно-нестационарной структуры потока. Численное моделирование основано на консервативном конечно-разностном методе потоков. Расчеты осуществляются с использованием параллельных алгоритмов, реализованных на суперкомпьютере кластерной архитектуры.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты численного моделирования ударно-волновых процессов, сопровождающих запуск твердотопливных двигателей системы аварийного спасения нового пилотируемого транспортного корабля (ПТК) при аварии ракеты-носителя на участке выведения корабля. Приведены данные по адаптации программного комплекса FlowVision для решения этого класса задач и верификации программного комплекса по результатам численного моделирования испытаний газодинамической модели масштаба М1:10 отделяемого головного блока системы аварийного спасения ПТК. В процессе исследования получены оценки амплитуд ударно-волновых воздействий на возвращаемый аппарат ПТК при различных режимах срабатывания двигателей ракетного блока аварийного спасения на различных участках полета ракеты космического назначения с ПТК. Анализ результатов расчетов показал, что максимальные значения ударно-волнового давления на возвращаемый аппарат реализуются при срабатывании системы аварийного спасения ПТК на начальном участке полета ракеты-носителя.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены результаты автономных огневых испытаний опытных камер сгорания создаваемого РКК «Энергия» многофункционального жидкостного ракетного кислородноуглеводородного двигателя 11Д58МФ с охлаждением камеры жидким кислородом без колец завесы внутреннего охлаждения горючим, выполненных в 2009-2014 гг. Конструкция тракта охлаждения камеры разработана с учетом особенностей течения криогенного кислорода, находящегося в сверхкритическом состоянии. На семи экземплярах камер, отличающихся конструкцией, успешно выполнено 27 огневых испытаний. Испытания проводились при различных давлениях в камере сгорания, соотношениях расходов окислителя и горючего, соотношении расходов кислорода на охлаждение и в камеру сгорания. Подтверждены основные проектные параметры камер: величина прироста удельного импульса тяги из-за ликвидации колец завесы охлаждения камеры горючим, подогрев кислорода в тракте охлаждения, а также определен перепад давления в нем. Результаты испытаний камер подтвердили эффективность охлаждения кислородно-углеводородного жидкостного ракетного двигателя криогенным кислородом.
Бесплатно
Статья научная
Повышение безопасности эксплуатации космической станции в условиях возрастающего засорения околоземного космоса является одной из главных задач при проектировании станции. Наряду с мерами по снижению риска пробоя гермооболочки станции в результате столкновения с метеороидом или осколком космического мусора путём защиты гермооболочки модулей с помощью экранов необходима разработка мероприятий и средств по снижению катастрофических последствий пробоя. Одним из главных факторов, обеспечивающих успешное парирование аварийной ситуации, вызванной разгерметизацией станции при пробое, является время, необходимое для нахождения места пробоя, определяющее возможные сценарии действий экипажа при проведении спасательных операций и их результат. Рассматриваемая в статье система оперативного определения координат пробоя (СООКП) обеспечивает надежную, практически мгновенную, регистрацию момента и места пробоя. Предлагаемая концепция построения СООКП основана на использовании пьезоэлектрических датчиков акустической эмиссии, распределенных по внутренней поверхности гермооболочки модуля и соединённых с электронным блоком обработки сигналов от датчиков. В статье представлены результаты работ по научно-техническому обоснованию принципов работы СООКП, проведенных РКК «Энергия» и ЦНИИмаш, а также результаты экспериментальной отработки прототипа такой системы на служебном модуле Международной космической станции (МКС) в космическом эксперименте «Отклик» в рамках Программы научно-прикладных исследований Российского сегмента МКС.
Бесплатно
