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.
Одним из первых космических экспериментов было фотографирование Земли, показавшее, как много могут дать наблюдения из космоса для открытия и разумного использования природных ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ,…
В 1993 г. фирмой Lockheed была начата программа создания семейства РН LLV (Lockheed Launch Vehicle) малой и средней грузоподъемности. Первый пуск первой РН этого семейства — двухступенчатой твердотопливной РН LLV-1 малой грузоподъемности после неоднократных задержек из-за различных неполадок был осуществлен в августе 1995 г., однако закончился неудачей. Характеристики РН LMLV таковы: LMLV-1 грузоподъемностью порядка 1,0…
Процессы реструктуризации аэрокосмической промышленности, происходящие за рубежом, направлены на достижение качественно нового состояния фирм, позволяющего не только выжить в условиях изменяющейся обстановки,но и обеспечить наращивание конкурентных возможностей на рынке космических товаров и услуг. Преимущества, получаемые фирмами в результате реструктуризации, можно условно выделить в четыре группы. Первая группа — текущая экономия на элементах постоянных издержек. Внутрифирменная…
Регулярные исследования, касающиеся создания космических технологий и материаловедения, начались примерно с 1976 г. Проведение научных и технологических экспериментов в космосе открыло принципиально новые возможности углубленного исследования многих физических явлений, изучение которых на Земле затруднено или даже невозможно из-за действия силы тяжести. Анализ результатов проведенных экспериментов позволил существенно продвинуться в понимании особенностей протекания процессов диффузии, кристаллизации…
Развитие орбитальных средств различного назначения характеризуется ростом общего уровня их энергопотребления и соответственно энерговооруженности, а следовательно, и срока активного существования. В частности, уровень энергопотребления бортовой ретрансляционной аппаратуры и служебных систем коммуникационных геостационарных КА нового поколения будет составлять до 5-10 кВт при уровне энерговооруженности 1,4-2,0 Вт/кг, что примерно в 2-3 раза выше, чем соответствующие показатели отечественных…
Структурное построение и радиотехнические системы НКУ КА дальнего космоса отличаются рядом существенных особенностей, связанных с большими удалениями и характером движения лунных и межпланетных космических станций. На удалениях, превышающих сотни тысяч километров, видимое движение КА по небосводу напоминает движение планет: в течение сеанса связи положение КА относительно звезд для наземного наблюдателя практически не меняется. Угловые координаты…
Основополагающим документом, имеющим отношение к проблеме сохранения устойчивого экологического состояния космической среды, является Договор по космосу (1967 г.). Статья 1 этого Договора предусматривает осуществление космической деятельности таким образом, чтобы не затруднить и не нарушить права других стран на мирное освоение космоса. В статье 4 Договора подчеркивается, что государства несут международную ответственность за национальную деятельность в…
Вывод Советским Союзом 4 октября 1957 г. искусственного спутника на орбиту вокруг Земли положил начало космической гонке, которая к настоящему времени достигла небывалых масштабов. На начальном ее этапе, проходившем в условиях «холодной» войны, главные побудительные причины, задававшие тон в этом марафоне, носили политический и военный характер. Престиж и безопасность (в широком понимании) государства — вот…
Сети слежения за КА (наземные комплексы управления — НКУ, по отечественной терминологии командно-измерительные комплексы — КИК) начали создаваться за рубежом в конце 1950-х гг., с запуском первых КА США. До середины 1960-х гг. НКУ существовали только в США и в СССР. В дальнейшем НКУ были созданы другими странами, международными консорциумами и отдельными частными фирмами. В…
Одним из основных факторов, влияющих на эффективность использования космических систем, является их надежность. В период 1950-1980 гг. недостаточно высокий уровень надежности космических средств, прежде всего ракет-носителей и космических аппаратов, приводил к большому числу аварий и в значительной степени сдерживал развитие ракетно-космической отрасли, использование ее достижений в научных и прикладных програм-мах, развитие международного рынка космических изделий…