Метод управления движением малых космических аппаратов с использованием надувных тормозных устройств для торможения при орбитальном полете до входа в атмосферу

DOI: 10.34759/vst-2020-3-23-36

Авторы

Кульков В. М.^*, Юн С. У.^**, Фирсюк С. О.^***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: vmk_1@mail.ru
**e-mail: wook4573@naver.com
***e-mail: iskramai@gmail.com

Аннотация

Рассматриваются режимы управления торможением малых космических аппаратов (МКА) типа CubeSat с использованием аэродинамических тормозных устройств. Проведен баллистический анализ для определения траекторных параметров движения МКА с использованием надувных тонкопленочных оболочек на этапе орбитального движения до входа в атмосферу. Выполнен анализ возможных режимов управления торможением МКА с использованием двухэтапного закона управления с учетом уровня солнечной активности.

Ключевые слова:

оптимальное управление, малый космический аппарат, надувные конструкции, увод с орбиты, космический мусор, режим управления, баллистический анализ

Библиографический список

1. Нестерин И.М., Пичхадзе К.М., Сысоев В.К. и др. Предложение по созданию устройства для схода наноспутников CubeSat с низких околоземных орбит // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2017. № 3(37). С. 20–26.

2. Фирсюк С.О., Бирюкова М.В., Оделевский В.К., Юн С.У. Программа экспериментов на международной космической станции Московского авиационного института // Дорога в космос: Сборник тезисов Первой Всероссийской конференции по космическому образованию (1–4 октября 2019). – М.: ИКИ РАН, 2019. С. 349-350.

3. Кульков В.М., Глотов М.К., Юн С.У. Отработка перспективных технологий маневрирования МКА в космическом эксперименте «Аэрокосмос-МАИ» // Научное наследие и развитие идей К.Э. Циолковского: Сборник тезисов 54-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского (17-19 сентября 2019, Калуга). – Калуга: АКФ «Политоп», 2019. Ч. I, C. 94-96.

4. Юн С.У., Кульков В.М., Фирсюк С.О. Проблемы формирования схемно-технических решений малых космических аппаратов с надувными тормозными устройствами для деорбитинга с низких околоземных орбит // XLIV Академические чтения по космонавтике «Королёвские чтения» (28–31 января 2020): Сборник тезисов. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. Т. 1. С. 100-101.

5. Кульков В.М., Юн С.У., Фирсюк С.О. Метод управления движением малых космических аппаратов типа CubeSat с использованием надувных тонкопленочных шаров для торможения при орбитальном полете до входа в атмосферу и в верхних ее слоях // 18-я Международная конференция «Авиация и космонавтика – 2019»: Сборник тезисов. – М.: Логотип, 2019. С. 140-141.

6. Horn A.C. A Low Cost Inflatable CubeSat Drag Brake Utilizing Sublimation. – Master of Science (MS), Thesis, Mechanical & Aerospace Engineering, Old Dominion University, United States, Virginia, 2017. DOI: 10.25777/1xaw-be17

7. Chandra A., Thangavelautham J. De-orbiting Small Satellites Using Inflatables // AMOS Conference, Maui, Hawaii, 2018. URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1809/1809.04459.pdf

8. Nakasuka S., Senda K., Watanabe A., Yajima T., Sahara H. Simple and Small De-Orbiting Package for Nano-Satellites Using an Inflatable Balloon // Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan. 2009. Vol. 7. No. 26. DOI: 10.2322/tstj.7.Tf_31

9. Юн С.У., Кульков В.М., Фирсюк С.О., Корянов В.В., Недогарок А.А. Вопросы управления движением малых космических аппаратов с использованием надувных тонкопленочных оболочек для увода с орбиты космических объектов // XLIV Академические чтения по космонавтике «Королёвские чтения» (28–31 января 2020): Сборник тезисов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. Т. 1. С. 731-732.

10. Carendente V., Raffaele S. New Concepts of Deployable De-Orbit and Re-Entry Systems for CubeSat Miniaturized Satellites // Recent Patents on Engineering. 2014. Vol. 8. No. 1, pp. 2-12. DOI: 10.2174/1872212108666140204004335

11. Nock K., Gates K., Aaron K., McRonald A. Gossamer Orbit Lowering Device (GOLD) for Safe and Efficient De-Orbit // AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference (02-05 August 2010, Toronto, Ontario, Canada). AIAA 2010-7824. DOI: 10.2514/6.2010-7824

12. Brouke R.A., Cefola P.J. On the Equinoctial Orbital Elements // Celestial Mechanics. 1972. Vol. 5, pp. 303-310. DOI: 10.1007/BF01228432

13. Николичев И.А. Оптимизация многовиткового межорбитального перелета космического аппарата с электроракетной двигательной установкой с учетом действия возмущений: дисс. ... канд. техн. наук. – М.: МАИ, 2017. – 283 с.

14. Петухов В.Г. Оптимизация траекторий космических аппаратов с электроракетными двигательными установками методом продолжения: дисс. ... доктора техн. наук. – М.: МАИ, 2013. – 152 с.

15. Ковтуненко В.М., Камеко В.Ф., Яскевич Э.П. Аэродинамика орбитальных космических аппаратов. – Киев: Наукова думка, 1977. – 156 с.

16. ГОСТ Р 25645.166-2004 Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. – 28 с.

17. Cole A.E., Groves G.V., Champin K.S.W., Jaccia L.G., Archangelsk V.N., Poloskov S.M., Marov M.Ya., Roemer M. CIRA 72: COSPAR International Reference Atmosphere 1972. – Berlin: Akademie-Verlag, 1972. – 450 p.

18. Kelso T.S. Space Weather Data Documentation. URL: https://www.celestrak.com/SpaceData/SpaceWx-format.php

19. Николичев И.А. Оптимизация многовитковых межорбитальных перелетов с двигателями малой тяги // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 5. С. 66-76.

20. Усовик И.В., Дарнопых В.В., Малышев В.В. Методика оценки эволюции техногенного засорения низких околоземных орбит с учетом взаимных столкновений и активного удаления космического мусора // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 3. С. 54-62.