Электроракетные двигатели
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 Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова, а затем в КБ «Факел». Эти двигатели имеют достаточно высокие характеристики при указанном уровне мощности и удельном импульсе тяги, равном примерно 20 км/с; рабочим телом является ксенон.
В ближайшие одно-два десятилетия с помощью ЭРД будут решаться задачи коррекции орбиты космических аппаратов с целью устранения ошибок их выведения и ее поддержания (или изменения) в течение периода активного существования КА, компенсации возмущений, действующих на аппараты при их функционировании как на геостационарной, так и на низких околоземных орбитах; обеспечения высокоточной ориентации и стабилизации КА; доставки КА с опорной околоземной орбиты на более высокие, например, геостационарную.
Впоследствии ЭРД должны найти широкое использование при обеспечении полетов космических аппаратов к Луне и планетам Солнечной системы. В настоящее время весьма эффективно и рентабельно применение ЭРД в составе геостационарных спутников связи. Оценки показывают, что замена ЖРД МТ, обеспечивающего коррекцию орбиты, на ЭРД позволит снизить массу типового спутника на 15 % при сроке его активного существования (САС) 5 лет и на 40 % при САС 15 лет, а при постоянной массе спутника — увеличить число каналов связи и объем передаваемой информации соответственно на 30 и более чем на 50 %.
Анализ задач РКТ на ближайшую перспективу показывает,что для оснащения большинства КА потребуются ЭРД с электрической мощностью от 1 до 10 кВт (в дальнейшем — до 100 кВт), удельным импульсом тяги от 15 до 30 км/с и ресурсом работы порядка 10 000 ч. Указанный диапазон параметров ЭРД является оптимальным для выполнения задач коррекции и ориентации аппаратов различного назначения, межорбитальных перелетов, поддержания орбит низколетающих спутников и т.п. В числе перспективных направлений исследований ближайшего будущего необходимо отметить создание СПД, которые будут работать с использованием менее дефицитных, чем ксенон, веществ, так как запас рабочего тела, потребный, например, для средств межорбитальной буксировки, исчисляется десятками тонн.
В более отдаленной перспективе, по мере решения глобальных энергетических и экологических проблем и роста масштабов межорбитальных транспортных операций, технический и экономический эффекты от использования ЭРД будут возрастать. Без подобных двигателей практически невозможна организация будущих пилотируемых межпланетных экспедиций, широкомасштабного освоения Луны. Поэтому совершенствование ЭРД с потребляемой мощностью десятки-сотни мегаватт, удельным импульсом тяги 15-80 км/с, ресурсом до 5 лет, способных надежно ра-ботать на основе таких доступных веществ, как аргон, криптон, литий, натрий, азот, представляется одним из наиболее перспективных и актуальных направлений развития космического двигателестроения.
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…
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…
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…
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…
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…
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….
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…