Г.П. Шарапенко, А.В. Пилецкий
30.09.2015 г.

  На главную раздела "Научные работы"


          7. Конструктивный облик экспериментального КА


          Очистку ОНО от КМ, предлагается осуществлять с использованием экспериментальных космических аппаратов, назовем их КА «Санитар» рисунок 1, запускаемых на орбиты с разными наклонениями, для удаления космического мусора в шаровом слое А (300 – 800 км). Параметры орбит преимущественно выбираются по показателям наибольшего насыщения объектами КМ.

Космический аппарат "Санитар"
Рисунок 1. Космический аппарат "Санитар"

          Конструктивно КА «Санитар» состоит из целевого и служебного модулей и разрабатывается так, чтобы в сложенном положении разместиться в зоне полезного груза РН «Союз».

          Функционально в состав целевого модуля входят:

          - комплекс удаления космического мусора (КУКМ) в составе:
           1) блок управления комплексом (БУК);
           2) бортовая оптико-радиолокационная система (БОРЛС);
           3) приемник мусора;
           4) установка гарпунов;
           5) установка копий;
           6) аппаратура запоминания и передачи информации (АЗПИ);
          - электрооборудование;
          - конструкция.

          Функционально в состав служебного модуля входят:

          - бортовой комплекс управления (БКУ);
          - система электроснабжения (СЭС);
          - жидкостная ракетная двигательная установка (ЖРДУ);
          - система обеспечения теплового режима (СОТР) КА;
          - электрооборудование;
          - конструкция.

          БКУ в своем составе содержит следующие системы:

          1) бортовая вычислительная система (БВС);
          2) бортовая система радиоуправления (БСР);
          3) система управления движением (СУД);
          4) бортовое синхронизирующее координатно-временное устройство (БСКВУ);
          5) система спутниковой навигации (ССН);
          6) система трансляции команд и распределения питания (СТКРП);
          7) бортовая система телеметрических измерений (БСТИ).

          Целевой модуль конструктивно состоит из трех последовательно состыкованных отсеков: юстировочного (ОЮ), специальной аппаратуры (ОСА), приемки мусора (ОПМ).

          Служебный модуль конструктивно состоит из двух последовательно состыкованных отсеков: приборного (ПО) и агрегатного (АО).

          КА создается таким образом, чтобы осуществлять орбитальный полет с ориентацией продольной оси по касательной к орбите, при этом, передний торец ОЮ совпадает с направлением полета.

          В служебном модуле размещаются служебные системы. В ПО размещается аппаратура БКУ, приборы СЭС, агрегаты СОТР. В АО размещаются ЖРДУ, аккумуляторы СЭС. На боковой поверхности АО устанавливаются: радиатор-охладитель и панели солнечной батареи с приводами поворота.

          ОСА предназначен для размещения аппаратуры КУКМ: БОК, электронной аппаратуры БОРЛС, АЗПИ.

          Антенны, астродатчики и датчики ориентации устанавливаются на наружной поверхности корпуса КА.

          ОПМ представляет собой цилиндрическую ферму длиной около 2200 мм, диаметром около 2150 мм. Задний торец ОПМ закрыт сферической крышкой, на внутренней поверхности которой установлен амортизатор для смягчения ударного воздействия объектов КМ на конструкцию отсека и КА в целом. Внутренняя поверхность ОПМ выложена многослойным матом из пленок ПЭТФ или материала типа кевлар. На наружной поверхности ОПМ размещаются установки отстреливаемых средств: 4 установки гарпунов и 4 установки копий.

          Через переднее торцовое отверстие ОЮ, сформированное передним шпангоутом, производится захват объектов КМ.

          На переднем шпангоуте устанавливаются поворотные заслонки с приводами, осуществляющие перекрытие входного отверстия отсека, а также чувствительные приборы БОРЛС.

          Для ограничения перемещения и фиксации крупногабаритных объектов мусора в ОПМ, на внутренней поверхности, в радиальном направлении устанавливаются устройства задержания в виде длинного ворса.

          Состав и массовая сводка КА создаются с учетом следующих особенностей:

          - целевой модуль разрабатывается из создаваемых вновь аппаратуры, устройств и конструкции; масса гарпуна, согласно оценке, составляет 23 кг, масса копья с диаметром сферы 10,2 м составляет 74 кг, масса копья с диаметром сферы 5,1 м составляет 40,5 кг;

          - конструкция служебного модуля, служебные системы, аппаратура и агрегаты заимствуются с доработкой из обеспечивающего модуля КА типа «Лотос»;

          - подлежит доработке программно-алгоритмическое обеспечение СУД (заимствуемое из обеспечивающего модуля КА типа «Лотос»), с учетом требований по маневрированию КА при проведении операций, связанных с удалением объектов КМ.

          Массовая сводка КА «Санитар» приведена в таблице 3.

Таблица 3 – Массовая сводка КА «Санитар»
Наименование системы,
агрегата, аппаратуры
Масса, кгПримечание
1. Комплекс удаления космического мусора959
 
 1.1. БОРЛС124
 
 1.2. БУК21
 
 1.3. АЗПИ28
В том числе, АФУ
 1.4. Приемник мусора256
 
 1.5. Установка гарпунов, 4 шт.124
 
 1.6. Установка копий, 4 шт.254
Две установки массой
по 80 кг, две установки
массой по 47 кг
 1.7. Электрооборудование26
 
 1.8. Конструкция126
 
2. Служебный модуль3580
 
3. Неучтенная масса61
 
Итого
4600
 
   
          Основные характеристики КА «Санитар» представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные характеристики КА «Санитар»
Наименование характеристикиЗначение характеристикиПримечание
1. Масса КА заправленного4600
 
2. Тип ракеты-носителя«Союз»  
3. Космодром запускаПлесецк 
4. Максимальные значения
параметров круговой орбиты:
- высота, км
- наклонение, градус

- период обращения, мин 


800
62,8, 67,1; 72,9; 81,4;
82,3; 90,0; 97,0
100,7
Формирование
круговой орбиты
с доразгоном
бортовой ЖРДУ


5. Масса топлива в ЖРДУ, кг900
 
6. Количество операций по захвату
мусора в сутки, не более
14
 
7. Средства удаления объектов КМ1) Приемник мусора
2) Гарпун
3) Копье с НТУ 
 
8. Средневитковая выходная
мощность СЭС, Вт, не более
1000
 
9. Точность ориентации КА,
угл. минут, не более
15
Требования
предъявляются
только при по
удалении мусора
10. Точность стабилизации КА, °/с, не более0,005
11. Погрешность прогноза
параметров движения КА в любой
момент времени, км
0,2
По трем направлениям
12. Вероятность безотказной работы КА 0,9
 
13. Срок активного существования, лет, не менее1
 

          В орбитальном полете КА «Санитар» ориентируется по трем осям.

          После выведения на орбиту, осуществляются коррекции орбиты с помощью бортовой ЖРДУ.

          В результате коррекций КА оказывается в плоскости искомого объекта КМ, на расстоянии до нескольких километров от него. Затем производится сближение КА с объектом КМ на расстояние в несколько десятков метров. По результатам обработки данных БОРЛС принимается решение о способе захвата объекта КМ.

          Если размер объекта КМ менее 2 м, он подлежит захвату приемником мусора.

          Если размер объекта КМ более 2 м, он подлежит захвату отстреливаемыми средствами, причем, применение копья с НТУ является приоритетным. В других случаях крупногабаритные объекты КМ подлежат уводу с использованием гарпуна.

          Связь КА с НКУ осуществляется для проведения навигационных измерений, сброса целевой и телеметрической информации, введения или корректировки рабочей программы.

          Продолжительность активного функционирования КА «Санитар» определяется его конкретными задачами, запасом топлива и ресурсом бортовых систем. От этих показателей зависят так же состав и количество отделяемых средств удаления объектов КМ – гарпунов и копий.

          Окончание срока активного существования КА «Санитар» должно завершаться следующим образом:

          - выдачей тормозных импульсов бортовой ДУ, приводящей к введению КА в плотные слои атмосферы и ликвидации;

          - пребыванием или введением КА в «25-летнюю зону», по истечении срока пребывания в которой – ликвидация в плотных слоях атмосферы.

В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить