Космическая техника. Космонавтика. Космические аппараты

Рассматриваются методы выбора основных характеристик и проектного облика космических аппаратов и ракет-носителей с помощью проблемно-ориентированных систем автоматизированного проектирования. Рассмотрены теоретические вопросы создания проблемно-ориентированных систем, описан программный комплекс для реализации проблемно-ориентированной системы автоматизированного проектирования в среде программирования DELPHI, позволяющий осуществлять выбор основных проектных характеристик летательных аппаратов с учетом показателей их целевой эффективности.

В учебном пособии излагаются основы теории устойчивости динамических систем: классические методы теории устойчивости (первый и второй метод Ляпунова, теоремы Четаева, Красовского и др.), теория устойчивости консервативных систем, преобразования Рауса, влияние структуры сил на устойчивость движения. Рассматриваемые методы теории устойчивости исследуются применительно к задачам космической техники. Подготовлено на межвузовской кафедре космических исследований.

«Древние люди летали в космос!», «Гагарин не был первым космонавтом!», «Американцы сфальсифицировали высадку на Луну!», «Космонавты встречали инопланетян и ангелов!». Подобные заголовки часто встречаются в прессе. В них не было бы большой беды, если бы из-за порождаемых журналистами мифов не формировалось конспирологическое мировоззрение, отрицающее не только известную историю космонавтики, но и достижения современной науки. Космическая мифология легко опровергается фактами, но чтобы добраться до них, требуются знания и опыт. Книга Антона Первушина, писателя и научного журналиста, поможет сориентироваться в потоках информации и научиться отделять правду от вымысла. Верить или не верить мифам, каждый решает сам, но куда интереснее докопаться до истины.

Приведены основные сведения и изложены исходные данные, необходимые для проведения компоновки бортового оборудования пилотируемых космических аппаратов. Большое внимание уделено вопросам пространственной организации пилотируемых аппаратов в контексте человеческой культуры, приведены основные сведения о компоновке транспортных кораблей и орбитальных станций. Указаны критерии внешней и внутренней компоновки бортового оборудования, необходимого для осуществления космического полета. Приведены основные критерии качества выполненной компоновки и обширный справочный материал по целевому оборудованию и обеспечивающим системам. Содержание учебного пособия соответствует учебной программе и курсу лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В учебном пособии изложены теоретические основы моделирования движения искусственного спутника Земли (ИСЗ). Невозмущенное (кеплерово) движение ИСЗ представлено моделями по результатам решения классической задачи небесной механики – задачи двух тел в виде соответствующих интегралов площадей, энергии и Лапласа. Дано описание кеплеровых элементов орбиты ИСЗ и их связь с прямоугольными координатами (и скоростями) ИСЗ в геоцентрических инерциальной и гринвичской системах координат. Моделирование возмущенного движения ИСЗ в основном представлено моделями движения в оскулирующих элементах с учетом несферичности Земли и нецентральности ее поля тяготения, а также с учетом сил сопротивления, обусловленных влиянием верхних слоев атмосферы.

Моделирование конструкций ракетно-космической техники методом конечных элементов в среде MSC.Nastran с использованием системы твердотельного моделирования SolidWorks. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Изложены общие вопросы проектирования орбитальных станций (ОС), критерии рационального выбора их характеристик. Сформулированы основные требования, определяющие технический облик ОС; характеристики целевого оборудования, условия эксплуатации, схема полета, транспортно-техническое обеспечение и функционирование экипажа. Учебное пособие включает в себя три части. В первой части рассмотрены общие вопросы проектирования ОС. Во второй части пособия подробно освещены бортовые системы ОC. Третья часть пособия посвящена проектированию модулей ОС.

В учебном пособии на примере оптико-электронных приборов астроориентации и навигации показаны особенности их проектирования и испытаний.

"В книге «Разведчики внешних планет: путешествие ""Пионеров"" и ""Вояджеров"" от Земли до Нептуна и далее» Игорь Лисов в захватывающих подробностях излагает историю подготовки, планирования, финансирования, запусков и полетов «Пионеров» и «Вояджеров» — космических аппаратов, миссией которых являлось исследование планет внешней Солнечной системы. Эти экспедиции позволили получить невероятно ценную информацию о Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне — небесных телах, знания человечества о которых прежде были весьма поверхностными. Два «Вояджера» и по сей день находятся в полете: постепенно теряя мощность, они перестают подавать сигналы и уходят все дальше от Земли, за пределы Солнечной системы. Этим кораблям никогда не суждено вернуться назад, однако на своем борту «Вояджеры» несут послания землян неземным цивилизациям — на случай, если такая встреча когда-нибудь состоится."

Впервые издано на китайском языке под заголовком «Динамика космических аппаратов», авторы Лю Дунь и Чжао Цзюнь; © Издательство Харбинского политехнического университета, Co, Ltd. Версия перевода и издание настоящего учебного пособия были выполнены с разрешения издательства Харбинского политехнического университета, Co, Ltd.

Предложен подход к рациональному выбору энергетических характеристик амортизатора трансформируемого механического посадочного устройства возвращаемого космического аппарата в рамках конструктивных ограничений, а также ограничений по перегрузкам, клиренсу, устойчивости. Разработана модель динамики движения такого аппарата с момента контакта с посадочной поверхностью. Корпус возвращаемого космического аппарата и элементы его посадочного устройства рассматриваются как структурно сложная механическая система с внутренними связями.

В пособии рассмотрено последовательное решение задачи баллистического проектирования космического летательного аппарата (КЛА). В результате решения этой задачи определяют систему координат, в которой описывается движение КЛА, рассчитывают импульсы, необходимые для осуществления маневров КЛА. На основании этого осуществляется проектирование исполнительных органов систем управления движением КЛА, в том числе жидкостных ракетных двигателей малой тяги.

Рассмотрены принципы и приемы конечно-элементного моделирования и расчетов типов конструкций, характерных для ракетно-космической техники, в среде современного программного продукта MSC.Nastran. Пособие содержит упражнения для освоения конечно-элементного моделирования в системе MSC.Nastran, а также справочные необходимые для выполнения этих упражнений.

Представлены общие сведения о телеметрической системе малых космических аппаратов, описан порядок работы с программным приложением для анализа полного телеметрического пакета с космического аппарата отечественного производства. Приведены методы восстановления потерянных данных, раскрыта специфика алгоритма восстановления. Описан алгоритм работы с данными резервной телеметрической системы и особенности получения и обработки этих данных.

АО «Корпорация “ВНИИЭМ”» развивает два основных направления создания космических комплексов (КК) дистанционного зондирования Земли: 1) КК оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций на базе спутников «Канопус-В» и 2) КК гидрометеорологического назначения на базе спутников «Метеор-М». Для обоих видов КК приведены составы решаемых задач, орбитальные характеристики, параметры бортовых комплексов аппаратуры, планируемые сроки запусков очередных спутников, направления дальнейших разработок перспективных космических аппаратов

Впервые в России разработаны теория и методические основы, подходы и принцип создания, развития и целевого использования инновационных космических микросистем в корпусе как основы макроуровня перспективных микроспутников. Прогрессивная технология позволяет снизить массогабаритные характеристики изделия, его энергопотребление, повысить функциональность в единице объема, сократить цикл «разработка– выпуск» новых космических аппаратов

Представлены общие сведения о данных дистанционного зондирования Земли, типах применяемых для этой цели космических аппаратов и порядке осуществления приема данных наземной станцией с последующей обработкой специальными программными средствами. Приведены примеры использования полученной информации для проводимых исследований различной тематической направленности.

Описаны особенности рабочих процессов и функционирования высокотемпературных систем преобразования тока в энергодвигательных установках космических аппаратов, а также методы определения их основных характеристик. Рассмотрены принципы системного подхода к проектированию элементов высокотемпературных систем преобразования тока, изложены методики проектирования и экспериментального исследования их характеристик. Представлены подходы к решению оптимизационных задач создания бортовой энергоустановки, методология применения основных конструктивных принципов при разработке компоновочных схем энергоустановок с различными источниками энергии. Сформулированы требования к системам преобразования тока на базе высокотемпературных плазменных вентилей с цезиевым и бариевым наполнением и высокотемпературной бортовой кабельной сети.

Интервью директора Научно-исследовательского института аэрокосмического мониторинга "Аэрокосмос" В. Г. Бондура об использовании в мониторинге и прогнозировании природных и техногенных катастроф космических методов и технологий.

Рассмотрены вопросы получения основных интегралов дифференциальных уравнений невозмущенного движения космических аппаратов, проведен анализ уравнения Кеплера для различных типов орбит космических аппаратов, даны описания численных методов решения уравнения Кеплера и их сравнительный анализ.

Статья посвящена разработке методов проектирования траекторий космического аппарата для космических миссий, предусматривающих повышение наклонения орбиты космического аппарата к эклиптике путем использования малозатратных гравитационных маневров около планет и их спутников, а также малых тел Солнечной системы. Основное внимание уделено разработке с учетом точных эфемерид алгоритмов синтеза цепочек многократных гравитационных маневров, реализация которых приводит к существенному повышению орбиты космического аппарата над плоскостью эклиптики. Представлены полученные авторами полные аналитические формулы изменения наклонения при выполнении гравитационного маневра в общем случае эллиптичности орбит космического аппарата и планеты-партнера

Конспект лекций по дисциплине «Радиотехнические комплексы контроля полёта и управления микро/наноспутников» рассчитан на ознакомление с основами разработки электронных систем технологического назначения, применяемых в микро- и наноспутниках.

Приведены конструктивно-компоновочные схемы существующих разгонных блоков, а также предложены другие возможные варианты их компоновки. Даны основные формулы для баллистического расчета, выбора типа топлива и определения массы разгонного блока и входящих в него систем. Приведены примеры соединения конструкций, изготовленных из композиционных материалов.

О проекте дистанционного зондирования Земли из космоса и использования спутниковых данных для мониторинга различных природных явлений и объектов.

Выбор основных проектных характеристик и конструктивного облика межорбитальных транспортных аппаратов с электрореактивными двигательными установками с использованием системы Solid Works. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Реализовано разрешение целочисленной неоднозначности псевдофазовых измерений при высокоточном абсолютном местоопределении потребителя в глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС). Рассмотрены детали алгебраических методов преодоления недостатка ранга, возникающего при использовании процедуры разрешения. Предложены и исследованы модели измерений на исходных частотах GPS и ГЛОНАСС. Показана особенность модели измерений ГЛОНАСС, связанная с частотным разделением каналов. Описан фильтрационный метод, позволяющий исключить влияние ионосферных задержек сигналов на оценки координат потребителя при обработке измерений на исходных частотах GPS и ГЛОНАСС.Продемонстрированосущественноеповышениеоперативностивысокоточногоместоопределенияпоизмерениям системы GPS за счет разрешения целочисленной неоднозначности псевдофазовых измерений. Для системы ГЛОНАСС приведены предварительные результаты. Проведено сравнение качества местоопределения потребителя при использовании разделенных спутниковых поправок, вычисленных по локальной и глобальной сетям наземных станций сбора измерений

Дано описание современных оптико-электронных систем дистанционного зондирования с искусственных спутников Земли: спутниковых метеорологических систем NOAA и MetOp; спутников серии EOS; спутников с аппаратурой высокого и сверхвысокого разрешения; российских спутников «Метеор-М», «Ресурс ДК-1», «Электро-Л» и «Канопус-В», а также современных спутниковых радиометров AVHRR, MODIS и ASTER.

О риске и стоимости космических исследований, а также о целесообразности полетов человека в космос и на другие планеты.

Разработана модель процесса посадки многоразового космического аппарата. Предложен способ определения реакций связей между элементами механического посадочного устройства и корпусом аппарата. Приведены зависимости для определения силы взаимодействия тарели посадочного устройства с грунтом. Для наиболее критичного случая посадки аппарата на твердый мерзлый грунт представлены зависимости от времени характерных параметров, описывающих процесс посадки: параметры перегрузки, линейные и угловые скорости, клиренс, а также получены области устойчивости процесса посадки.

В учебном пособии осуществляется комплексный анализ космической политики – довольно специфичной и весьма многогранной сферы, в ХХ столетии ставшей одним из важнейших направлений деятельности государства и продолжающей оставаться таковой в настоящее время. Рассматривая космический транспорт как один из видов транспорта общего пользования, авторы выявляют его внутри- и внешнеполитическое значение, которое он обрел за несколько десятилетий своего существования и которое имеет тенденцию к неуклонному возрастанию. Особое внимание уделяется исследованию исторического опыта государственного регулирования космической деятельности в ведущих зарубежных странах, а также осмыслению особенностей формирования и реализации космической политики в СССР и современной России. Законодательство приведено по состоянию на 1 января 2023 г.

Использование существующих глобальных спутниковых связных систем (ССС) общего назначения для управления малоразмерными космическими аппаратами (МКА) в настоящее время является перспективным и малозатратным направлением. Наиболее подходящей для выполнения задачи является система ГЛОБАЛСТАР. Впервые канал связи с использованием этой системы был реализован на наноспутнике ТНС-0 № 1 в 2005 г В статье приведены результаты сравнительного анализа экспериментальных данных, полученных с ТНС-0 № 1 и компьютерного моделирования условий полета на программном комплексе «ЗРВ ТНС-0». Определены условия благоприятной связи, при которых технология управления МКА с использованием сети ГЛОБАЛСТАР является весьма эффективной, малозатратной и эксплуатационно-удобной и реализуема как в стационарном, так и в мобильном вариантах. Установлено, что область пространства, где связь возможна, представляет собой т. н. «конус связи», в котором должны одновременно находиться МКА, КА ГЛОБАЛСТАР и наземная станция сопряжения. Указаны конкретные причины отсутствия связи, даны практические рекомендации по повышению количества и продолжительности сеансов связи. Предложен новый способ организации канала связи с использованием ССС ГЛОБАЛСТАР, приведены результаты наземных испытаний.

В пособии рассмотрены основные характеристики существующих и перспективных ракет-носителей космического назначения легкого, среднего и тяжелого классов. Описаны требования, предъявляемые к космическому аппарату со стороны ракеты-носителя.

О развитии российской космонавтики в 1991-1993 гг.

В первой части учебного пособия описаны устройство и функционирование бортовых источников питания, работающих на холодном газе, изложены основы их расчета и проектирования. Для студентов, изучающих дисциплины «Проектирование бортовых исполнительных систем» и «Проектирование энергетических установок ракетного оружия». Также будет полезно аспирантам и преподавателям, ведущим аудиторные занятия по этим дисциплинам.

В пособии рассматриваются особенности построения приемников навигационных сигналов, методы поиска навигационных сигналов и слежения за ними. Пособие разработано на каф. РТУ радиотехнического факультета для магистрантов направления подготовки 210400.68 (Радиотехника). Занятия в семестре А.

В работе представлены результаты выполненной НИИ Радиоэлектронной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана разработки комплекса аппаратно-программных средств внешнетраекторных измерений высокодинамичных объектов. В комплексе реализован принцип определения параметров траектории объекта путем приема и обработки ретранслированных с борта объекта сигналов глобальных навигационных спутниковых систем.

С помощью проведенной формализации поиска баллистических сценариев с последующим адаптивным привлечением десятков миллионов вариантов построен высокоточный алгоритм синтеза цепочек гравитационных маневров, меняющих наклонение. Его использование приводит в результате к значительному изменению наклонения орбиты исследовательского КА без значительных затрат рабочего тела за разумное время проведения миссии

В кватернионной постановке рассмотрена задача оптимальной переориентации плоскости орбиты космического аппарата (КА). Управление (ускорение от вектора реактивной тяги, ортогональной плоскости орбиты) ограничено по модулю. Необходимо минимизировать затраты энергии на процесс переориентации плоскости орбиты КА. Рассмотрен актуальный частный случай задачи, когда орбита КА является круговой, а управление принимает постоянные значения на отдельных участках активного движения КА. Построен оригинальный генетический алгоритм нахождения траекторий оптимальных перелётов КА. При применении этого способа не требуется какая-либо информация о неизвестных начальных значениях сопряжённых переменных. Приведены примеры численного решения задачи для случая, когда отличие между начальной и конечной ориентациями орбиты КА составляет единицы градусов в угловой мере. При этом конечная ориентация плоскости орбиты КА соответствует ориентации плоскости орбиты спутников отечественной орбитальной группировки ГЛОНАСС.

Содержатся материалы для исследования температурных режимов модели заправочной системы ракеты или космического аппарата, экспериментального определения и обработки характеристик теплообмена для режимов температурной подготовки топлива при различных схемах включения насосов.

Приведена классификация малых космических аппаратов по подклассам. Представлены систематизированные сведения об основных технико-экономических характеристиках малых космических аппаратов. Дан обзор областей использования малых космических аппаратов. Содержит дополнительные и уточненные сведения о малых космических аппаратах, появившиеся в открытой печати после выпуска в 2015 году издательством ОмГТУ справочного пособия «Малые космические аппараты».

В издании приведены общие сведения о полимерных композиционных материалах и их применении в изделиях ракетно-космической техники.

Об исследовании планет Солнечной системы с помощью автоматических космических аппаратов.

Изложен ряд разделов динамики космического полета, необходимых для выполнения домашнего задания по курсу «Механика полета космических аппаратов». Предлагаемый теоретический материал и его приложения могут быть использованы в лекциях и упражнениях по соответствующему учебному курсу, а также могут представлять самостоятельный практический интерес для студентов и аспирантов при углубленном изучении курса «Механика полета космических аппаратов».

О большом количестве космического мусора, появившегося за 50 лет освоения космического пространства.

В современной учебной и научной литературе по спутниковой навигации для описания принципов функционирования системы используются понятия псевдодальности и псевдозадержки. Псевдодальность определяется как произведение псевдозадержки на скорость света. Псевдозадержка τпз определяется как разность τпз = tr − ttr между временем tr приема навигационного сигнала в шкале времени приемника и временем ttr его излучения в шкале времени навигационного спутника. Каким образом навигационный приемник узнает значение ttr, каково смысловое содержание терминов «шкала времени» и «момент времени в той или иной шкале», чем время по шкале отличается от физического времени, используемого в учебниках по физике, в литературе не раскрывается. Более того, во многих работах в явной или неявной форме псевдозадержку τпз трактуют как интервал времени без пояснений того, имеется ли при этом в виду интервал физического времени или же интервал времени по какой-либо шкале На основе критического обзора выявляются противоречия в системе понятий, используемых в современной учебной и научной литературе для описания принципов функционирования ГНСС. Вводится новая система понятий, основанная на определении понятий шкалы времени и показаний спутниковых часов, устраняющая выявленные противоречия. На основе использования вновь введенных понятий предлагаются существенные упрощения в построении наземных РНС.

Разработана модель универсального наноспутника, предназначенного для электродинамического импульсного старта. Предполагаемая система запуска и стабилизации наноспутника одинаково эффективно работает в космическом пространстве и в атмосферах планет. Стабилизация наноспутника достигается исключительно за счет его формы, а не за счет вращения, что позволяет успешно выполнить целевую задачу.

Изложены вопросы, касающиеся воздействия условий невесомости на физиологию космонавта. Рассмотрены профилактические мероприятия по поддержанию здоровья космонавтов, а также вопросы имитации невесомости в земных условиях и имитации силы тяжести в условиях космического пространства. Описаны особенности функционирования оборудования космического аппарата в условиях невесомости и способы передвижения космонавтов в космическом пространстве.

Приводятся результаты моделирования влияния атмосферы на рассеяние отделяемых частей ракет космического назначения. Показано, что при использовании данных о фактическом и прогностическом состоянии атмосферы значения площади прогнозируемых районов падения отделяемых частей ракет уменьшаются практически в два раза.

О возможности производства и использования в России малых космических аппаратов.

Рассмотрена задача Булгакова о максимизации евклидовой нормы решения линейной стационарной системы в фиксированный момент времени на множестве кусочно-непрерывных, ограниченных по модулю скалярных управлений. Предложен закон построения управления в виде функции от времени и состояния системы и сформулированы условия, при которых такое управление является решением рассмотренной задачи.