ПРОЕКТНО-БАЛЛИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО УВОДА КРУПНОГАБАРИТНОГО КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

© А.В.Голубек, Н.М.Дронь, А.Н.Ляшенко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2018 г.

Одной из потенциальных угроз увеличения количества космического мусора является наличие крупногабаритных неуправляемых космических объектов (верхних ступеней ракет-носителей и прекративших свой активный полёт спутников) на низких околоземных орбитах.

На данный момент предложено несколько способов удаления подобных объектов с низких околоземных орбит. Они основаны на использовании: реактивной двигательной установки, парусных устройств, комбинированного увода, тросовых систем, бесконтактного увода путём направленного излучения или создания искусственной атмосферы на пути объекта увода и др.

Особенностью комбинированного увода является применение маршевой двигательной установки и аэродинамического паруса. Двигательная установка обеспечивает формирование эллиптической орбиты увода с перигеем в верхних слоях атмосферы Земли, а аэродинамический парус – постепенное снижение скорости за счёт воздействия силы аэродинамического сопротивления атмосферы на связку мусоросборщик – объект космического мусора. Очевидно, что время существования связки на орбите Земли, которое согласно международной конвенции не должно превышать 25 лет, будет зависеть от динамики изменения солнечной активности в процессе увода или же от фазы солнечной активности в момент его начала.

Доклад посвящён созданию проектно-баллистического обеспечения увода крупногабаритных объектов космического мусора с низких круговых околоземных орбит высотой до 1500 км и наклонением (0; 45; и 98,1) град. с использованием комбинированного способа.

В результате проведенного имитационного моделирования получены зависимости высоты перигея первого витка орбиты с временем существования менее 25 лет, потребного импульса скорости и массы затрачиваемых компонентов топлива для увода от высоты начальной орбиты, баллистического коэффициента и фазы солнечной активности в момент начала увода в пределах текущего 11-летнего цикла. Определены верхние границы области пассивного увода для рассматриваемых наклонений орбит и величин баллистического коэффициента. Показано, что определение времени начала увода в зависимости от фазы солнечной активности может дать экономию массы затрачиваемых компонентов топлива до 5%.

Кроме того, определены минимальные затраты компонентов топлива в зависимости от фазы солнечной активности в момент начала увода, баллистического коэффициента, высоты и наклонения начальной орбиты. Дана сравнительная оценка эффективности комбинированного способа увода и увода с помощью реактивной двигательной установки.