ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ПЛАНЕТОХОДАМИ
© А.С.Феофанов, Ю.А.Матвеев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2017 г.
В настоящее время происходит активное исследование планет Солнечной системы космическими аппаратами. В некоторых случаях в состав космического аппарата может входить планетоход, который позволяют значительно расширить контактную зону исследования изучаемого небесного тела.
Планетоходы имеют различные тактико-технические характеристики в зависимости от целей экспедиции и предъявляемых ограничений, однако, все функционирующие и разрабатываемые планетоходы проектируются различными методами, которые основаны лишь на статистических данных, которые достаточно неточные из-за малого количества функционирующих планетоходов, либо методом проб и ошибок. Это связано с тем, что планетоходная тематика не достаточно развита и изучена, не хватает опыта разработок и статистических данных.
На данный момент не существует единой методики проектирования системы, состоящей из посадочного аппарата и планетохода («ПАПХ»), в связи с этим предлагается создать данную методику, которая позволит значительно упростить процесс проектирования данной системы и позволит на ранних этапах разработки получить проектный облик системы «ПАПХ», зная лишь поставленные задачи и ограничения.
Проектирование системы «ПАПХ» можно разбить на несколько этапов.
Этап 0. (Анализ исходных данных). На данном этапе происходит получение исходных данных от заказчика. Ставятся научные задачи для экспедиции, определяется состав научных приборов, а также условия функционирования этих приборов и их особенностей установки на аппарате. Также анализируются условия на планете назначения и условий полета к ней.
Этап 1. (Определение обобщенных характеристик). На данном этапе происходит выбор таких параметров как количество планетоходов, примерные параметры посадочного аппарата (ПА), тип и скорость передвижения планетохода. Также определяются особенности его управления, срок активного существования (САС), тип системы электроснабжения (СЭС) и ее состав, определяется примерный состав бортового комплекса управления (БКУ), системы обеспечения теплового режима (СОТР), бортового радиокомплекса (БРК) и антенно-фидерной системы (АФС). Также оцениваются энергозатраты аппаратуры и производится приближенный расчет СЭС.
Этап 2. (Уточненные расчеты). На данном этапе определяются конструктивно-компоновочная схема и конструктивно-силовая схема системы «ПАПХ». Строится циклограмма работы приборов, производится уточненный перерасчет БКУ, БРК и АФС, которые повлияют на СЭС и СОТР. Расчеты на прочность, жесткость и устойчивость конструкций и различных элементов.
После прохождения данной методики, можно знать конечный облик системы «ПАПХ», а также уточненную массовую сводку системы.
В качестве примера реализации данной методики, представлен малоразмерный планетоход «Луноход-М» массой до 15 кг и массой научной аппаратуры 1,92 кг. Он предназначен для изучения южного полюса Луны совместно с ПА «Луна-Ресурс-1». ПА представляет собой массивную посадочную платформу с научными приборами на борту, которые, в свою очередь, предназначены для проведения большого спектра научных экспериментов и исследований. «Луноход-М», который находится на борту «Луна-Ресурс-1», позволяет расширить круг научных задач ПА, а также повышает надежность выполнения всей экспедиции.