Проблема переноса производства энергии в околоземное космическое пространство является предметом инженерного и научного обсуждения на протяжении всей истории освоения космоса. Основным элементом космической энергосистемы должны стать крупногабаритные конструкции космических солнечных электростанций (КСЭС), разворачиваемые на орбите.
К настоящему моменту разработан ряд концепций КСЭС, размещаемых как в ближнем околоземном пространстве, так и на геостационарной орбите. Общим для всех концепций КСЭС является требование максимальной продолжительности освещенного участка орбиты. Такому требованию удовлетворяет геостационарная орбита либо солнечносинхронная орбита с максимальным углом освещения ее плоскости. Следует обратить особое внимание на то обстоятельство, что для крупногабаритных конструкций ввиду больших значений массы и габаритов возможности коррекции орбиты будут ограничены. Таким образом, вопрос обеспечения стабильности орбитальных параметров в заданных пределах обретает для КСЭС особую актуальность.
В то же время конструкции такого типа, обладая значительными размерами, будут особенно подвержены воздействию внешних факторов, в первую очередь, давления солнечного излучения и сопротивления атмосферы. Их влияние, как правило, не носящее принципиального характера для обычных космических аппаратов, в рассматриваемом случае может стать определяющим не только при выборе параметров орбиты, но и при разработке конструктивной схемы.
В предлагаемом докладе проводится анализ движения модельной КСЭС по околоземной солнечносинхронной орбите, геостационарной орбите и высокоэллиптической суточной орбите. Симуляция орбитального полета осуществлялась с использованием программного комплекса MIDE, разработанного в МГУ им. М. В Ломоносова. На завершающем этапе проведено сравнение результатов, полученных при моделировании полета под воздействием следующих факторов:
Объектами исследования являлись проект демонстрационной КСЭС с площадью панелей 340 и 500 м2, разработанный в НПО им. С. А. Лавочкина [1–3], и концептуальная КСЭС на основе раскрывающегося инерционными силами полотнища, предложенная в работах В.М. Мельникова и других авторов [4, 5]. В качестве исходных данных использовались значения массы и геометрических размеров обеих конструкций, опубликованные в литературных источниках.
В заключении проведен анализ полученных результатов, приведены рекомендации по выбору орбит для размещения космических солнечных электростанций, а также некоторые выводы по геометрической стабильности нежестких конструкций КСЭС.