ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

UDC 629.78

Технічна механіка, 2023, 1, 25- 39

ОСОБЛИВОСТІ РОЗРОБКИ КОСМІЧНИХ СИСТЕМ ЗАТІНЕННЯ ТА ОСВІТЛЕННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2023.01.025

Алпатов А. П., Лапханов Е. О.

Алпатов А. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Лапханов Е. О.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Проблема забезпечення сприятливих кліматичних умов на певній території є глобальною для людства. В умовах глобальної зміни клімату вирішення цієї проблеми може стати ключовим для управління національними економіками багатьох країн. На теперішній момент було запропоновано ряд технічних пропозицій для створення засобів, які можуть дозволити досягти мети глобального контролю клімату. Ці рішення включають концепцію зміни орбіти Землі, використання аерозольних морських і стратосферних технологій і концепцію «космічних систем затінення». Однією із перспективних запропонованих концептуальних розробок є технологія «космічних систем затінення». Враховуючи значне наукове підґрунтя та схожий принцип дії освітлювальних (ілюмінаційних) систем, запропоновано використовувати їх одночасно з «космічними системами затінення».
      Отже, метою роботи є розробка структури математичної моделі балістико-навігаційного забезпечення космічної системи затінення та освітлення (КСЗО). Для досягнення мети дослідження визначено структурні модулі КСЗО, які включають космічну індустріальну платформу для виробництва модулів КСЗО, пасивні і активні космічні модулі затінення та освітлення, службові космічні апарати. Визначено узагальнені конструктивні схеми модуля затінення та освітлення. На основі особливостей структурних модулів КСЗО розроблено структуру математичної моделі балістико-навігаційного забезпечення КСЗО. Структура балістико-навігаційного забезпечення складається з п’яти структурних елементів: орбітальний рух, кутовий рух навколо центра мас, система керування супутниковою орієнтацією і орбітою, оптичний та геодезичний модулі. Комплексне використання цих модулів може дозволити вирішити низку конкретних завдань, пов’язаних з вибором проєктних параметрів КСЗО на етапі концептуального проєктування. Перелік цих завдань було обґрунтовано та визначено для подальших досліджень.
     

космічна система затінення та освітлення, балістичне та навігаційне забезпечення, структура математичної моделі, концептуальне проєктування, космічна система затінення

1. Zubrin R. Moving the Earth. The Space Review. 2014. URL: https://www.thespacereview.com/article/2547/1 (last accessed 06.03.2023)

2. Theresa D. Can A Change In Orbit Save Planet Earth?. 2022. URL: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/giant-thruster-migrate-earth/ (accessed 06.03.2023)

3. Davidson P., Burgoyne C., Hunt H., Causier M. Lifting options for stratospheric aerosol geoengineering: advantages of tethered balloon systems. 2012. 370. P. 4263–4300. https://doi.org/10.1098/rsta.2011.0639

4. Bingaman D. C., Rice C. V., Smith W., Vogel P. G. A Stratospheric Aerosol Injection Lofter Aircraft Concept: Brimstone Angel. AIAA SciTech Forum, 6-10 January 2020, Orlando, FL. 2020. P. 1–22. https://doi.org/10.2514/6.2020-0618

5. Kravitz B., Robock A., Tilmes S., Boucher O., English J. M., Irvine P. J., Jones A., Lawrence M. G., MacCracken M., Muri H., Moore J. C., Niemeier U., Phipps S. J., Sillmann J., Storelvmo T., Wang H., and Watanabe S. The Geoengineering Model Intercomparison Project Phase 6 (GeoMIP6): simulation design and preliminary results. Geosci. Model Dev. 2015. No. 8. P. 3379–3392. https://doi.org/10.5194/gmd-8-3379-2015

6. Smith W., Bhattarai U., MacMartin D. G., Lee W. R., Visioni D., Kravitz B. and Rice C. V. A subpolar-focused stratospheric aerosol injection deployment scenario. Environmental Research Communications. 2022. Vol. 4, No. 9. P. 1–15. https://doi.org/10.1088/2515-7620/ac8cd3

7. Wood R. Marine cloud brightening project. URL: https://faculty.washington.edu/robwood2/wordpress/?page_id=954 (last accessed 23, 2022)

8. Possner A., Wang H., Wood R., Caldeira K. and Ackerman T. P. The efficacy of aerosol–cloud radiative perturbations from near-surface emissions in deep open-cell stratocumuli. Atmos. Chem. Phys. 2018. Vol. 18, No. 23. P. 17475–17488. https://doi.org/10.5194/acp-18-17475-2018

9. Diamond M. S., Director H. M., Eastman R., Possner A. and Wood R. The efficacy of aerosol–cloud radiative perturbations from near-surface emissions in deep open-cell stratocumuli. AGU Advances. 2019. Vol. 1, No. 1. 28 p. https://doi.org/10.1029/2019AV000111

10. Kosugi T. Role of sunshades in space as a climate control option. Acta Astronautica. 2010. No. 67. P. 241–253. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2010.02.009

11. Sanchez J-P, McInnes C. R. Optimal Sunshade Configurations for Space-Based Geoengineering near the Sun-Earth L1 Point. PLoS ONE. 2015. Vol.10, No. 8: e0136648. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136648

12. Fuglesang C., Miciano M. Realistic sunshade system at L1 for global temperature control. Acta Astronautica. 2021. No. 186. P. 269–279. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.04.035

13. Palii O. S. State of the art in the development of orbital industrial platforms. Technical mechanics. 2021. No. 3. P. 70–82. https://doi.org/10.15407/itm2021.03.070

14. Палій О. С. Класифікація технологічних процесів за їхньою реалізацією на космічній індустріальній платформі. Технічна механіка. 2022. № 2. С. 123 – 136. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.123

15. Ivanov D., Biktimirov Sh., Chernov K., Kharlan A., Monakhova Ul., Pritykin D. Writing with sunlight: CubeSat Formation Control Using Aerodynamic Forces. 70th International Astronautical Congress (IAC), Washington, USA, 21-25 October 2019. P. 1–10.

16. Biktimirov S., Belyj G., Pritykin D. Satellite Formation Flying for Space Advertising: From Technically Feasible to Economically Viable. Aerospace. 2022. Vol. 9. Iss. 8. P. 419. https://doi.org/10.3390/aerospace9080419

17. Алпатов А. П. Динамика космических летательных аппаратов. НПП Видавництво «Наукова думка». 2016. 488 c.

18. Gao Sh., Li You, Xue H., Yao Sh. Dynamic Sliding Mode Controller with Variable Structure for Fast Satellite Attitude Maneuver. Mathematical Problems in Engineering. 2021. Vol. 21. Article ID 5539717 | https://doi.org/10.1155/2021/5539717

19. Palii O. S., Lapkhanov E. O., Svorobin D. S. Model of distributed space power system motion control. Technical mechanics. 2022. No. 4, P. 35–50. https://doi.org/10.15407/itm2022.04.035

20. Fortescue P., Stark J., Swinerd G. Spacecraft systems engineering. John Wiley & Sons Ltd. Chichester, 2011. 724 p. https://doi.org/10.1002/9781119971009

21. Голубек А. В., Филипенко И. М., Татаревский К. Э. Априорная оценка точности выведения космических аппаратов современными ракетами-носителями с БИНС под. ред. академ. НАНУ А. В. Дегтярева. Днепр: ЛІРА, 2020. 187 с.

22. Bloise N., Capello E., Dentis M., Punta E. Obstacle avoidance with potential field applied to a rendezvous maneuver. Appl. Sci. 2017. Vol. 7. Iss. 10 P. 1042. https://doi.org/10.3390/app7101042

23. Збруцкий А. В., Ганжа А. П. Навигация космического аппарата дистанционного зондирования Земли по съемке земной поверхности [Текст]: учебн. пособ. К.: НТУУ «КПИ». 2011. 160 с.

24. Blanchard B. S., Fabrycky W. J. Systems engineering and analysis. Pearson Education Limited. 2014. 841 p.

25. Eickhoff J. Simulating spacecraft systems. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2009. 360 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-01276-1

26. Alpatov A. P., Khoroshylov S. V., Maslova A. I. Сontactless de-orbiting of space debris by the ion beam. Dynamics and control. Кyiv: Akademperiodyka, 2019. 170 p. https://doi.org/10.15407/akademperiodyka.383.170

Copyright (©) 2023 Алпатов А. П., Лапханов Е. О.

Copyright © 2014-2023 Технічна механіка