УСТРОЙСТВА ДЛЯ СХОДА НАНОСПУТНИКОВ CUBESAT С НИЗКИХ ОКОЛОЗЕМНЫХ ОРБИТ

© И.М.Нестерин, К.П.Пичхадзе, В.К.Сысоев, В.С.Финченко, С.О.Фирсюк, А.Д.Юдин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2017 г.

Проблема образования космического мусора – засорения околоземного космического пространства отработавшими свой срок и/или вышедшими из строя космическими аппаратами (КА) возникла с момента запуска первого искусственного спутника Земли в 1957 году, однако получила официальное признание на международном уровне лишь в конце 80-х годов прошлого столетия.

Нарастающая сегодня тенденция к миниатюризации КА и использованию группировок малых спутников вместо одного большого усугубляет проблему, увеличивая число объектов в околоземном космическом пространстве. Разработка технологий «деорбитинга» – увода исчерпавших ресурс КА с орбиты становится весьма актуальной и востребованной задачей. В силу остроты проблемы космического мусора можно предположить, что в ближайшие годы требование оснащать все КА, особенно малые, системами увода с орбиты станет одной из норм международного космического права и войдёт в стандарты деятельности космических агентств всех стран мира.

Из всех вариантов увода с орбиты отработавших наноспутников наиболее часто рассматриваются технологии аэродинамического торможения, которые создаются с помощью разворачиваемых устройств в космосе необходимого сечения.

Технология предполагает дополнительную установку на космический аппарат автономной системы, состоящей из одного отсека, содержащего приборный блок и блок с раскрывающимися тонкопленочными элементами в виде солнечного паруса или надувного устройства. Приборный блок обеспечивает раскрытие тонкоплёночных элементов, контроль параметров КА.

Предлагается создать в одном блоке (юните) стандарта Cubesat автономное устройство для атмосферного торможения космического аппарата. Cubesat с простой, надёжной системой раскрытия аэротормозного элемента после того как спутник закончил эксплуатацию или радиосигналом с Земли при нештатной ситуации обеспечивает аэродинамическое торможение. Таким образом, можно будет оснастить любую комбинацию юнитов наноспутников Cubesat аэродиначеским устройством торможения.

При использовании такого пассивного средства торможения спуск наноспутника с орбиты массой 3÷5 кг составит порядка 10 дней вместо 2 лет естественного схода с орбиты.

Основные задачи при разработке аэродинамического тормозного устройства:

– Использование секции 1U стандарта Cubesat Design Specifications Rev 13;

– Использование электронного устройства только с одной командой на исполнительный механизм;

– Запуск раскрытия аэродинамического устройства должен происходить по команде со счётчика времени или по команде с Земли.

Бортовые системы тормозного устройства и баллон из металлизированной полимерной плёнки толщиной 5÷12 мкм, сложенный в герметичную капсулу, не превысит 1 литра объёма. Команда, поступающая со счётчика времени или команда с Земли на электромагнитный замок раскрывает крышки герметичного контейнера, где в сложенном виде находится баллон, герметично соединенный с капсулой, который под действием остаточного газа будет раскрываться. Предполагается использовать технологию изготовления таких баллонов в ОАО «ДКБА».

С учётом количества запусков наноспутников можно ожидать потребность в аэротормозном устройстве минимально 10-300 единиц в год. С учётом опыта, накопленного при изготовлении надувных устройств в ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина и МАИ, срок разработки устройства составит 1÷2 года.