Невероятно, но факт!
Главная / Космос / Оптимизация стратегий развертывания и восполнения многоспутниковых космических систем по критериям надежности и стоимости

Оптимизация стратегий развертывания и восполнения многоспутниковых космических систем по критериям надежности и стоимости

В конце 1970-х гг. в нашей стране и в США было начато решение задачи по разработке и развертыванию глобальных навигационных систем ГЛОНАСС и Navstar. B составе которых должны были функционировать 24 полноразмерных КА (21 основной + 3 резервных). Существенное увеличение числа КА в системе значительно усложнило решение задачи развертывания в установленные сроки.

В 1990-е гг. стали весьма актуальны вопросы разработки и создания многоспутниковых систем на базе малых КА (программа «Гонец», Iridium, GlobalStar, Teledesic и т.д.), в составе которых планируется функционирование от 45 КА («Гонец») до 288 (первоначально 840) КА (Teledesic).

Развертывание подобных систем в течение одного-двух лет представляет собой весьма сложную проблему. В настоящее время разработан методический подход к обоснованию оптимальных стратегий создания и восполнения многоспутниковых космических систем на базе полноразмерных и малых космических аппаратов по критериям стоимости и надежности.

Анализ и оценка основных показателей периода развертывания КНС Navstar и ГЛОНАСС позволяют отметить следующее:

  • существенные преимущества групповой схемы выведения проявились по трем критериям — время развертывания КНС, стоимость и надежность развертывания КНС (рис. 1…4). Время развертывания КНС Navstar вдвое превысило время развертывания КНС ГЛОНАСС (5 лет и 2,5 года), стоимость развертывания КНС Navstar (учтена только стоимость пуска) составила 960 млн дол.,стоимость развертывания КНС ГЛОНАСС составила 480 млн дол.;
  • уровень высокой надежности РН «Протон» и РН Delta-2 обусловил полную безотказность проведения развертывания КНС,однако расчетный уровень надежности развертывания КНС Navstar составляет 0,71, КНС ГЛОНАСС — 0,78.

Подтверждением различного уровня надежности развертывания является авария РН Delta-2 при восполнении КНС Navstar в 1997 г. (первый запуск новой модели КA Block-2R произведен 17 января 1997 г.).

Максимальное число КА,вводимых ежегодно в систему, составило для КНС Navstar — 6; для КНС ГЛОНАСС — 9. Кроме резервных КА, выведенных на орбиту в период развертывания КНС Navstar, предусмотрен наземный резерв в составе четырех КА, который используется для восполнения в течение Тэ = 1 лет (период эксплуатации Тэ = 7 лет определяется расчетным сроком долговечности КА Block-2A). Учитывая значительное число плоскостей КНС (6 для КНС Navstar, 3 — для КНС ГЛОНАСС), можно рекомендовать единственный способ восполнения — одиночную схему выведения КА на орбиту.

На основе изложенного выше можно сделать следующие выводы:

  1. При развертывании многоспутниковых КС использование групповой схемы выведения КА позволяет получить значительный выигрыш по критериям стоимости, надежности и времени развертывания.
  2. Для развертывания и при восполнении многоспутниковых КС необходимо использовать ракеты-носители, имеющие наименьшее значение показателя Суд и высокий уровень надежности. В табл. представлены требуемые уровни надежности РН для различных вариантов выполнения задачи.
  3. При развертывании многоспутниковых КС с использованием одиночной схемы выведения КА время развертывания весьма значительно и сравнимо со средним временем функционирования КА на орбите. Это приводит к тому, что процесс восполнения КС становится непрерывным; период развертывания очередной модели КА, используемой в КС, сменяется периодом развертывания очередной модели КА. Этот вывод подтверждается практикой восполнения КС Navstar, для которой проведено планирование восполнения КС на период до 2012 г. (последовательно выводятся на орбиту модели Block-2A, Block-2R, Block-2F.
  4. Восполнение КС при наличии отказов КА на орбите проводится с использованием наземного резерва КА на основе одиночной схемы выведения. При этом также используются РН, имеющие наименьшее значение показателя Суд при ПКА = 1.

Качественный анализ планов развертывания КС Iridium и GlobalStar (до потери 12 КА 9 января 1998 г. при аварийном пуске РН «Зенит-2») позволяет установить следующее:

  • при развертывании КС Iridium использовалась недостаточно надежная китайская РН CZ-2C и не в полной мере использовались возможности РН «Протон» (по числу пусков), что не позволило получить оптимальные характеристики плана развертывания КС;
  • при развертывании КС GlobalStar используется недостаточно надежная РН «Зенит-2», не в полной мере используются возможности РН «Союз», совершенно не используется РН «Протон», что также не позволяет получить оптимальные характеристики плана развертывания КС.

После аварии РН «Зенит-2» с 12 КА развертывание системы Global-Star было осуществлено с использованием 7 пусков РН «Delta-2» (вначале планировалось 2 пуска) и 6 пусков РН «Союз» (вначале планировалось 3 пуска).

Состояние и развитие орбитальных станций

Орбитальные средства в зависимости от их принадлежности условно могут быть разделены на несколько больших групп: гражданские КА, коммерческие КА и военные КА. Эти группы, в свою очередь, можно разбить на подгруппы КА по целевому назначению: КА связи, КА дистанционного зондирования Земли, КА навигационного обеспечения, К А метеорологического обеспечения, исследовательские и экспериментальные КА, пилотируемые КА, разведывательные…

Общая характеристика зарубежных комплексов управления КА

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…

Надежность — основа эффективности функционирования космических систем будущего.

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…

Космические биология и медицина

Полеты человека в космос стали возможны благодаря созданию ракетно-космической техники и планомерным исследованиям в областях космических биологии и медицины — новых областях естествознания, изучающих особенности жизнедеятельности человека и других организмов при действии на них факторов космического пространства. Биологические исследования в процессе полетов ракет и первых искусственных спутников Земли открыли путь человеку в космос и во…

Перспективные направления совершенствования химических ракетных двигателей

На настоящем этапе развития космических транспортных средств сложилась ситуация, когда возможности по совершенствованию химических ракетных двигателей традиционных типов (на основе стационарных или медленно протекающих рабочих процессов) практически полностью исчерпаны и ограничены незначительным улучшением энергомассовых характеристик, достигаемым, как правило, в ущерб надежности, безопасности и экологичности. Качественный скачок в развитии космических транспортных средств может быть достигнут путем…

Опыт создания и эксплуатации отечественных наземных комплексов управления КА

До начала 1990-х гг. единым генеральным заказчиком космической техники и средств управления КА являлось Министерство обороны. НКУ всех КА научного, социально-экономического и военного назначения создавались в рамках наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ) Минобороны, под которым понимается вся совокупность наземных комплексов управления различными типами КА. Это позволяло применять многопунктную технологию управления КА, при которой расширялась зона…

Юридическое содержание принципа сотрудничества в международном космической праве

Влияние норм международного космического права на сотрудничество государств в деле исследования и использования космоса выражается в регулировании конкретных отношений между государствами, возникающих при осуществлении совместного исследования и использования космического пространства. Особая роль международного сотрудничества в данной области диктует необходимость выявления четкого юридического содержания его ключевых правовых принципов. Осуществление международного сотрудничества в разрешении различных международных проблем…

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…

Многоразовые транспортные космические системы

В настоящее время в мире существует одна действующая многоразовая космическая система — американская Space Shuttle. Регулярные эксплуатационные запуски МТКС начались в ноябре 1982 г. По состоянию на 1 января 1999 г. осуществлено 93 полета, один из которых (двадцать пятый) завершился катастрофой МТКС с утратой орбитальной ступени (ОС) Challenger. МТКС Space Shuttle представляет собой двухступенчатую ракетную…

Обеспечение надежности перспективных средств выведения

В настоящее время в ведущих ракетно-космических странах мира проводятся интенсивные работы по созданию перспективных средств выведения. Позади длительный, сорокалетний (1957-1997 гг.) период создания ракет-носителей на основе боевых ракет. Значительное числомодификаций базовых моделей, разработанных в отмеченный период, созданы путем модернизации отдельных элементов РН в рамках установленных компоновочных схем. Эволюционный период совершенствования РН завершается, потенциальные возможности старых…

стекло
Все права защищены ©2006-2024. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru. Карта сайта
 

Невероятно, но факт!