ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ОРБИТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ

© В.А.Довженко, К.Б.Кузнецов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2009 г.

Основой для решения перспективных задач создания орбитальных космических средств (ОКСр) на период до 2025 г. является опережающее развитие ряда базовых космических технологий – проектных, конструкционно-технологических и управленческих, многие из которых в дальнейшем найдут широкое применение на Земле. Перспективные технологии проектирования ОКСр на начальном этапе должны обеспечить автоматизированную разработку оптимальных вариантов базовых элементов, модулей и узлов ОКСр (платформа, системы терморегулирования, управления и т. д.), а в последующем и полностью серийных образцов космических аппаратов (КА) и систем на их основе при широком использовании в разработках унифицированных модулей, узлов, схемотехнических решений и т. д.

Стремление к снижению массогабаритных характеристик в обозримой перспективе будет присуще развитию беспилотных ОКСр, размещаемых на низких и средних орбитах. Одним из перспективных направлений является построение распределенной системы малых космических аппаратов (МКА), выполняющей функции одного крупного КА. Понятие «малый космический аппарат» отражает качественный результат перехода научно-технического прогресса на более высокую ступень развития, характеризующуюся организацией на новом техническом уровне процессов проектирования, изготовления, испытаний, запуска и обеспечения функционирования КА. МКА – это микроспутники (масса 10...100 кг) и наноспутники (масса до 10 кг), а в более отдаленной перспективе (2020…2025 гг.) – спутники массой примерно 1 кг. Такие МКА могут быть элементами глобальных адаптивных высокотехнологичных космических сетей различного назначения (связи и передачи данных, навигации, распределенных антенных сетей и т. д.).

В ходе разработки МКА в настоящее время создается технологический задел, который в перспективе можно рассматривать в качестве базового для этого класса КА. МКА строятся по модульному принципу, что позволяет гибко адаптировать их для решения различных задач как за счет использования сменных модулей, так и за счет комплектации модулей. Основным базовым элементом МКА является (проекты ГКНПЦ им. М. В. Хруничева и др.) унифицированная космическая платформа, оснащенная служебными системами (системы энергопитания, ориентации и стабилизации, терморегулирования, корректирующая двигательная установка, БЦВМ и др.), обеспечивающими необходимые условия функционирования целевой аппаратуры и требования режимов полета МКА. Модульность конструкции платформы позволяет автономно проводить монтаж и проверку отдельных систем и агрегатов также практически независимо друг от друга совершенствовать те или иные модули, создавая тем самым новые модификации МКА. Это, в свою очередь, (при негерметичности исполнения) в перспективе позволит обеспечить легкость орбитального ремонта и замены потребных блоков и узлов.

Основными достоинствами МКА являются простота конструкции, универсальность используемых модулей, технологичность и относительно невысокая стоимость производства.

Применение МКА обеспечивает ряд преимуществ:

– возможность экономически целесообразного решения целого ряда задач в области мониторинга Земли, связи, навигации и управления, отработки новых технологий, требующих оперативного выполнения;

– снижение затрат и времени на разработку, изготовление и развертывание КА и систем, позволяющих внедрять наиболее передовые технологии;

– возможность быстрой реализации базовых конструкторско-технических решений с последующей модернизацией благодаря использованию модульной архитектуры;

– малые собственные гравитационный, электромагнитный и газовый фоны;

– низкие стоимостные характеристики наряду с возможностью запуска дешевыми конверсионными ракетами-носителями и перспективными авиакосмическими средствами;

– более высокую живучесть и надежность проектируемых космических систем благодаря более высокой технологической надежности как самих МКА, так и структур проектируемых на их основе систем;

– меньшие финансовые и технические проблемы при развертывании систем на основе МКА;

– возможность более широкого коммерческого использования существующих и внедрения новых услуг космических систем благодаря их более низкой удельной стоимости.

Перспективы развития МКА связаны с необходимостью решения проблем дальнейшего снижения массы, габаритов и стоимости, увеличения КПД энергосистем, повышения надежности и длительности функционирования МКА на орбите.