ENG

Tether-assisted re-entry capsule deorbiting from an elliptical orbit


Vladimir S. Aslanov, Alexander S. Ledkov "Tether-assisted re-entry capsule deorbiting from an elliptical orbit," Acta Astronautica, 2017, Volume 130, pp. 180–186, Doi: 10.1016/j.actaastro.2016.10.028

Link to external file


В статье рассматривается задача доставки груза с орбиты на поверхность Земли с помощью космической тросовой системы. Сама операция доставки включает в себя три стадии: 1) связанное движение, когда спускаемый груз соединен со спутником тросом и эта система движется как единое целое; 2) свободный орбитальный полет груза до границы атмосферы; 3) спуск капсулы с грузом в атмосфере. Третья стадия имеет очень большое значение, поскольку капсула с грузом может быть разрушена термическими и динамическими нагрузками. Целью данной статьи является выбор условий отделения капсулы от троса, обеспечивающих минимальные динамические и тепловые нагрузки на стадии атмосферного спуска, либо минимизацию радиуса перигея орбиты груза после его отделения.

Стадии программы спуска груза

В статье приводятся математические модели, описывающие движение груза на каждой стадии. В результате серии численных расчетов было показано, что эксцентриситет орбиты несущего спутника значительно влияет на траекторию движения капсулы в атмосфере. Были найдены точки на орбите спутника и углы отклонения троса от местной вертикали, обеспечивающие перевод капсулы с грузом на траектории спуска с минимальным радиусом перигея, с минимальными перегрузками, с минимальным тепловым потоком, с минимальным суммарным теплом. В отличие от случая круговой орбиты отделение груза при прохождении тросом локальной вертикали не обеспечивает перевод груза на орбиту с минимальным радиусом перигея. Было показано, что увеличение эксцентриситета орбиты несущего спутника может приводить к уменьшению радиуса перигея и суммарного тепла, но в то же время приводит к росту перегрузок и максимального значения удельного теплового потока.

Радиус орбиты груза не может рассматриваться как единый показатель эффективности закона развертывания троса. При разработке программы полета и выборе закона управления длиной троса должны быть приняты во внимание предельно допустимые динамические и тепловые нагрузки капсулы.

Это исследование было выполнено при поддержке Российского Научного Фонда (№16-19-10158).



Яндекс.Метрика

© 2016 - Alexander Ledkov. All rights reserved.