Оценка времени автономного полета малого пилотируемого космического аппарата для технологических и спасательных операций

Язык труда и переводы:
УДК:
629.786
Дата публикации:
22 января 2022, 14:24
Категория:
Секция 02. Летательные аппараты. Проектирование и конструкция
Авторы
Богданова Анастасия Александровна
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Береговой Виктор Георгиевич
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Аннотация:
Рассмотрена необходимость присутствия на орбите малого космического аппарата, выполняющего функции обслуживания и ремонта элементов космической инфраструктуры. Малый космический аппарат обслуживания должен быть рассчитан как на автоматическую работу, так и на работу в пилотируемом варианте. Разработана методика прогнозирования времени выполнения технологических операций по техническому обслуживанию или ремонту космических аппаратов.
Ключевые слова:
космический аппарат, пилотируемый космический аппарат, обслуживание спутников, технологические процессы в космосе
Основной текст труда

Создание в космическом пространстве долговременных станций потребует проведения большого числа всевозможных сборочно-монтажных работ. Наряду с автоматическими системами или телеуправляемыми робототехническими системами, присутствие человека на борту космических аппаратов остается одним из факторов, повышающих надежность и эффективность космической техники. Опыт эксплуатации станций Мир и Международной космической станции (МКС) это доказал [1, 2].

Переход к обслуживаемым космическим аппаратам потребует присутствия на орбите малого космического аппарата, выполняющего функции обслуживания и ремонта элементов космической инфраструктуры. Малый космический аппарат обслуживания должен быть рассчитан как на автоматическую работу, так и на работу в пилотируемом варианте. В соответствии с этим возникает вопрос о времени автономного полета [3, 4].

Программа автономного полета, предположительно, будет строиться следующим образом:

  1. Аппарат переходит с орбиты МКС на первую рабочую орбиту.
  2. Выполняется работа со спутником на данной орбите.
  3. Аппарат переходит на вторую рабочую орбиту.
  4. Выполняется работа со спутником на данной орбите.
  5. Аппарат переходит на третью рабочую орбиту;
  6. Выполняется работа со спутником на данной орбите.
  7. Аппарат переходит на четвертую рабочую орбиту.
  8. Выполняется работа со спутником на данной орбите.
  9. Аппарат переходит на орбиту базирования (орбита МКС) [5, 6].

В ходе выполнения предварительных исследований была разработана методика прогнозирования времени выполнения технологических операций по техническому обслуживанию или ремонту космических аппаратов [7].

Ограничением при определении времени является энергетика манипуляторов, из которой следует максимальная скорость, достигаемая при манипулировании грузом заданной массы, в соответствии с траекторными перемещениями каждого звена [8].

Знание этих двух условий позволяет спрогнозировать продолжительность выполнения различных действий каждым звеном каждого манипулятора. По известному времени движения отдельных звеньев определяется общее время, затрачиваемое на выполнение технологического процесса. К этому времени необходимо добавить время проведения контрольных операций. Таким образом, будет получено время, необходимое для проведения работ на одном объекте [9, 10].

Зная время перелета с орбиты базирования на орбиту обслуживаемого объекта и обратно, получаем необходимое время проведения одной миссии. Рассматривая спектры необходимых операций обслуживания и объектов обслуживания определяем необходимое время автономного полета малого космического аппарата. При расчете времени также учитывается продолжительность рабочего дня космонавта — 8 часов и продолжительность его отдыха — 8 часов. Таким образом, было определено, что время автономного полета такого аппарата в пилотируемом варианте должно составлять 2 суток.

 

Литература
  1. Александров А.П., Гречка В.Д., Кобрин В.Н., Цыганков О.С. Сборочно-монтажные и ремонтно-восстановительные работы в космическом пространстве. Харьков: ХАИ, 1990. 247 c.
  2. Паничкин Н.И., Слепушкин Ю.В., Шинкин В.П., Яцынин Н.А. Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. 344 с.
  3. Беляков И.Т., Борисов Ю.Д. Основы космической технологии. М.: Машиностроение, 1980. 184 c.
  4. Солодов А.В. Инженерный справочник по космической технике. М.: Воениздат, 1977. 430 с.
  5. Охомицкий Д.Е., Сихарулидзе Ю.Г. Основы механики космического полета. М.: Наука, 1990. 448 с.
  6. Алифанов О.М., Андреев А.Н., Глущин В.Н. Баллистические ракеты и ракеты-носители. М.: Дрофа, 2004. 512 с.
  7. Абрамов И.П., Северин Г.И., Стоклицкий А.Ю., Шарипов Р.Х. Скафандры и системы для работы в открытом космосе. М.: Машиностроение, 1984. 256 с.
  8. Смирнов Г.А. Механика машин. М.: Машиностроение, 1990. 510 с.
  9. Латышев Л.А. Введение в авиационную и космическую технику. М.: Машиностроение, 1979. 135 с.
  10. Бычкова А.А. Малый космический аппарат для технологических и спасательных операций на низких околоземных орбитах // Сборник трудов научно-исследовательских работ студентов МАИ. М.: МАИ, 2020. С. 33–44.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.