Основные направления развития орбитальных средств
Новые технологии, носящие революционный характер, существенным образом повлияют на облик, характеристики и стоимостные показатели орбитальных средств XXI в.
Эксперты выделяют следующие основные направления, определяющие разработки перспективных КА:
Бортовая обработка, источники питания, средства связи. Новые принципы использования КА, заключающиеся в оплате потребителями услуг только тогда, когда они ими пользуются, повлекли за собой необходимость создания бортовых средств обработки сигналов для осуществления фильтрации и маршрутизации данных, а также для их восстановления на борту КА. В ближайшие 10…15 лет ожидается крупный прорыв в области обработки данных на борту КА. В его основе лежат успехи в вычислительной технике.
Для увеличения энерговооруженности КА предполагается использовать усовершенствованную технологию создания маховиков, которые можно будет использовать в высокоресурсных системах энергоснабжения и в устройствах накопления энергии. Исследуются возможности повышения КПД солнечных элементов до значений, близких к теоретическому пределу (37…40 %).
В области связи важным направлением является разработка фазированных антенных решеток (ФАР) с электронным управлением диаграммой направленности и изменяемой конфигурацией. Снижение стоимости ФАР при этом предполагается обеспечить сочетанием предъявляемых требований и полученных достижений в конструировании антенн, производстве материалов и полупроводниковых приборов.
Силовые установки. Электроракетные ДУ (ЭРДУ) дают возможность использовать намного меньший запас топлива по сравнению с традиционными химическими системами. Однако их применение для других целей,кроме обеспечения ориентации и стабилизации, ограничивается низким уровнем тяги. Повышение уровня тяги ЭРДУ, ожидаемое в ближайшие годы, позволит использовать их для межорбитальных переходов. Так, при мощности бортового источника питания 50 кВт перевод спутника связи с помощью ЭРДУ с низкой орбиты на геостационарную займет менее одного месяца.
Миниатюризация. Успехи в области микроминиатюризации элементной базы космической техники позволят значительно уменьшить массу как целевой аппаратуры, так и обеспечивающих систем. Так, масса системы ориентации за период 1980-2020 гг. сократится, как это видно из рис., практически на порядок.
Стремление к снижению массогабаритных характеристик в обозримой перспективе будет присуще развитию орбитальных 
средств, размещаемых на низких и средних орбитах. Рассматривается возможность создания систем с распределенными параметрами на основе использования большого числа микроспутников (масса 10…100 кг) и наноспутников (масса до 10 кг), а в более отдаленной перспективе (2010-2020 гг.) — на основе спутников массой примерно 1 кг.
Надувные конструкции. Они могут повысить степень миниатюризации (путем размещения КА в небольшие контейнеры для снижения стоимости запуска) и одновременно дают возможность размещения в космосе огромных конструкций размерами до 300 м.
Оптические системы. Использование оптических или лазерных средств межспутниковой связи позволит повысить скорость передачи данных до уровня 0,5 Гбит/с. Кроме точности наведения луча, серьезных преград для использования лазерной связи между К А не существует.
Робототехника. Ведутся разработки группировок робототехнических КА. Такие КА смогут устанавливать связь между собой, собирать информацию, выполнять различные операции без вмешательства человека, в том числе производить ремонт.
В настоящее время рынок телекоммуникаций развивается весьма динамично — его объем в 1998 г. превысил 1 трлн дол. При этом объем космического сегмента рынка телекоммуникаций составил примерно 27 млрд дол., или 2,3 % от всего мирового рынка. Однако в течение 10 лет прогнозируется рост удельной доли космического сегмента до 6 %. Это означает, что среднегодовые…
В США средства управления КА военного и двойного назначения эксплуатируют МО, НАСА и Управление по исследованию атмосферы и океанов НОАА (NOAA) Министерства торговли. В США формальное разделение космической программы на гражданскую и военную произошло в начале 1960-х гг. К 1964 г. сформировался НКУ военной навигационной системы Transit. С запуском первых разведывательных КА типа Samos и…
Анализ развития РКТ зарубежных стран в течение 1970-1990-х гг. позволяет сделать следующие выводы. В США для КС связи и ретрансляции, навигации, системы раннего предупреждения о ракетном нападении и радиотехнической разведки созданы КА с расчетными сроками активного существования 7…10 лет (DSCS-2, DSCS-3, Leasat, Fleetsatcom, TDRSS, Navstar). Это позволяет развертывать космические системы в штатном составе на весь…
Столкновение Земли даже с небольшими по земным представлениям небесными телами (диаметром от сотен метров до одного километра) может привести к серьезным экологическим последствиям, а при их больших размерах поставить человечество на грань исчезновения. Археологические исследования позволяют выдвинуть гипотезу о существовании подобных фактов в истории Земли. В этой связи обеспечение астероидной безопасности будет одной из важнейших…
Практические работы над электроракетными двигателями, начатые в 1970-е гг., были связаны с ограниченными возможностями бортовых энергоустановок КА, максимальная электрическая мощность которых составляла около 1 кВт. Такой уровень мощности и предъявляемые к ЭРД требования обусловили целесообразность разработки стационарных плазменных двигателей (СПД) на основе холловского ускорителя плазмы с замкнутым дрейфом электронов. Первые образцы СПД были выполнены в…
Для управления космическими аппаратами различного назначения в Российской Федерации в основном используется наземный автоматизированный комплекс управления Минобороны. Кроме того, для управления некоторыми КА научного и социально-экономического назначения, обеспечения полетов КА пилотируемых программ и управления коммерческими КА используются комплексы и средства Росавиакосмоса, а также комплексы и средства ряда других государственных ведомств и коммерческих организаций. НАКУ МО…
Одновременная смена веков и тысячелетий — уникальный временной период,который характеризуется определяющими историческими поворотами в развитии человечества. Такова «магия» чисел. В это время подводятся итоги деятельности в областях знаний, определяющих прогресс человечества, и оцениваются перспективы их последующего развития. Не миновала сия участь и космонавтику. Бурное развитие космонавтики во второй половине XX в. значительно ускорило научно-технический прогресс….
К категории так называемых гражданских КА относятся спутники, разрабатываемые и запускаемые по государственным программам, исключая КА военного назначения. К их числу могут быть отнесены исследовательские и экспериментальные КА, КА связи, КА землеобзора, включающие метеорологические КА и КА ДЗЗ. Зарубежными специалистами прогнозируется, что общее число гражданских КА, запускаемых в период 1998-2007 гг., составит более 200, т.е….
Европейское космическое агентство — ЕКА (ESA — European Spase Agency) создано в 1975 г. для содействия сотрудничеству европейских стран в области космических исследований, разработки космической техники и поиску ее прикладного использования. Первоначально в ЕКА вошли 11 стран (Франция,ФРГ, Великобритания, Италия, Испания, Швеция, Бельгия, Дания, Нидерланды, Ирландия, Швейцария). Впоследствии в ЕКА вошли Норвегия, Австрия, Канада, Финляндия….
Анализ развития РКТ в нашей стране за рассматриваемый период позволяет отметить следующее: В многоспутниковых системах связи, ретрансляции, навигации, радиотехнической разведки и системы предупреждения о ракетном нападении используются КА с гарантийным ресурсом 1-3 года. Фактические средние сроки функционирования превышают гарантийные на 1-2 года. Отдельные образцы имеют САС 5-8 и даже 10 лет (при их использовании в…