ПРИЗЕМЛЕНИЕ МАЛОГАБАРИТНЫХ СПУСКАЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ РАКЕТЫ-ПЕРЕХВАТЧИКА

© В.А.Афанасьев, Г.Л.Дегтярев, А.С.Мещанов, Т.К.Сиразетдинов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2004 г.

Эксплуатация МКС связана с возвращением на Землю результатов экспериментов и продукции микрогравитационной и других космических технологий. Применение для этого существующих «Space Shuttle» и «Союза» не всегда удобно, экономически выгодно и даже целесообразно, особенно когда грузы небольшие или требуют оперативного возвращения. Один из подходов к решению проблемы возвращения небольших грузов — это создание и эксплуатация малых спускаемых космических аппаратов (СКА), которым на МКС дается тормозной импульс для схода с орбиты и входа в атмосферу. После атмосферного торможения для мягкого приземления СКА обычно используют дополнительную систему, например, парашютную или реактивную, что, конечно, увеличивает массу, сложность всего СКА и повышает стоимость возвращения грузов.

В данной работе предлагается новое техническое решение. Для мягкого приземления СКА использовать ракету-перехватчик (РП), которая в определенный момент стартует с Земли, приближается к вертикально падающему СКА, захватывает его в свой корпус и возвращается на Землю, осуществляя мягкую вертикальную посадку с помощью тех же реактивных двигателей, на которых она стартует. Такая многоразовая РП может существенно уменьшить стоимость возвращения грузов с МКС. Если двигатель не обеспечивает реверсирования тяги, то для захвата СКА РП должна дважды развернуться вокруг поперечной оси на 180о для изменения направления тяги. Сначала при приближении к СКА, чтобы сделать свою скорость равной скорости квазиустановившегося вертикального падения СКА, а затем при приближении к Земле, чтобы эту скорость обнулить строго к моменту касания Земли. Закон управления строится на аналитических решениях уравнений движения. Получены строгие решения с законом управления «разгон-торможение» РП в однородном поле силы притяжения при приближённом учёте аэродинамического сопротивления, которые составляют основу метода многошагового терминального управления и дают начало последующего синтеза бортового алгоритма управления.

Работа поддержана РФФИ (проект № 03-01-96209) и фондом НИОКР РТ (проект № 05-5.2-129).