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).

Достижения космонавтики

В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: “По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. “Об искусственном спутнике Земли…”. В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: “Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы…

Носители среднего класса Индии

С 1986 г. фирмой “Хиндустан аэронотикс” под руководством ISRO в Индии осуществляется разработка трехступенчатой РН среднего класса GSLV (Geosynchronous Satellite Vehicle – РН для выведения спутников на геостационарную орбиту). Согласно проекту на первой ступени РН GSLV предполагается установить ЖРД индийского производства – РДТТ S-125, на второй – ЖРД индийского производства Vicas, на третьей – криогенный…

Ресурсные причины реструктуризации

В 1990 – 1992 гг. в США произошел спад производства в высокотехнологическом секторе промышленности (который включает и аэрокосмическую отрасль). Причина спада – сокращение государственных капиталовложений в науку и технику, осваиваемых промышленностью в порядке выполнения государственных программ. Если в 1987 г. эти вложения составляли 57,9 млрд. дол., то в 1996 г. – 47,4 млрд. дол. Из…

Фундаментальные исследования

Получаемые из космоса фундаментальные данные чрезвычайно важны для понимания глубинных космических процессов и их влияния на Землю. Возможность внеатмосферных наблюдений чрезвычайно важна для астрономических исследований. Земная атмосфера, состоящая из азота, кислорода и других газов, сильно поглощает излучение звезд, и наземные телескопы могут наблюдать его в узких спектральных окнах прозрачности. Между тем звезды излучают в очень…

Система дистанционного энергоснабжения

В перспективе наиболее пред почтительным, не требующим топлива и экологически чистым способом энергоснабжения представляется преобразование солнечной энергии. Сохранение среды обитания, включая околоземное космическое пространство, также должно явиться одной из важнейших целей космической деятельности. Весьма актуальны разработка и реализация ряда целевых программ, ориентированных на ослабление и ликвидацию негативных последствий антропогенного влияния на окружающую среду с помощью…

Космическая система ретрансляции информации

Увеличение объема и сложности целевых задач, решаемых современными КА, и повышенные требования к надежности управления вызывают необходимость обеспечения непрерывности и глобальности информационного взаимодействия НКУ с КА. Эффективным путем достижения этой цели является использование для обмена информацией с КА космических систем ретрансляции (КСР). Техническая структура КСР включает два-три спутника-ретранслятора (СР) на геостационарной орбите, одну-две наземные станции…

Международно-правовые проблемы использования космических ракет-носителей, созданных на основе баллистических ракет

В условиях радикальных сокращений стратегических вооружений России по международным договорам о сокращении и ограничении стратегических наступательных вооружений от 31 июля 1991 г. (Договор СНВ-1) и от 3 января 1993 г. (Договор СНВ-2) одной из важных задач является конверсия ракетной отрасли военно-промышленного комплекса. В числе перспективных и,что немаловажно, коммерчески выгодных конверсионных программ – мирные космические пуски…

Космические эксперименты

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,…

Европейские носители легкого класса

В Испании под руководством Испанского национального института аэрокосмических технологий INTA, финансируемого министерством обороны, разрабатывается проект трехступенчатого твердотопливного легкого носителя Capricornio (“Козерог”) для запуска малых КА. Первая ступень РН представляет собой американский РДТТ Castor-4B, a верхние ступени – испанской разработки. Стартовая масса РН, имеющей длину 18,25 м, составляет 15 т. РН способна выводить на низкие околоземные…

Анализ процесса реструктуризации аэрокосмических фирм

Нынешняя реструктуризация аэрокосмической промышленности США – самый широкомасштабный процесс за всю послевоенную историю. С 1990 г. состоялось более 30 сделок по слияниям и поглощениям. Сюда относятся как крупные приобретения одними компаниями отдельных подразделений других фирм, так и слияния самих корпораций с образованием фирм с новым названием. Однако было бы упрощением рассматривать проходящие в зарубежной аэрокосмической…

Все права защищены ©2006-2020. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru