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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.7

Технічна механіка, 2023, 2, 41- 50

ЕНЕРГЕТИЧНІ ВИТРАТИ НА ПЕРЕМІЩЕННЯ ОБ’ЄКТІВ КОСМІЧНОГО СМІТТЯ З НИЗЬКИХ НАВКОЛОЗЕМНИХ ОРБІТ НА ОРБІТИ УТИЛІЗАЦІЇ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2023.02.041

Гольдштейн Ю. М.

Гольдштейн Ю. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Дедалі більше техногенне забруднення навколоземного космічного простору об’єктами космічного сміття різного розміру істотно обмежує можливості реалізації космічної діяльності та становить велику небезпеку для об'єктів на Землі. Особливо сильно засмічені низькі орбіти з висотами до 2000 км. Загроза зіткнення діючих космічних апаратів з космічним сміттям загрожує їх функціонуванню у навколоземному просторі. Для боротьби з космічним сміттям використовують активні та пасивні методи видалення космічного сміття з області робочих орбіт. У теперішній час в якості перспективних засобів видалення космічного сміття розглядають: переміщення космічного сміття в район низьких навколоземних орбіт з терміном існування менше двадцяти п'яти років, переміщення на орбіту поховання і орбітальну утилізацію. За останніми рекомендаціями переміщені в район низьких навколоземних орбіт об’єкти космічного сміття повинні мати термін існування менше двадцяти п'яти років. Під час руху в щільних шарах атмосфери дрібні об’єкти космічного сміття, як правило, повністю згоряють, а великі згоряють частково і можуть долітати до Землі. Через великі помилки прогнозування руху об’єктів космічного сміття в атмосфері неможливо з достатньою точністю і своєчасно передбачити місце та час падіння на Землю великих об’єктів космічного сміття. На орбітах поховання об’єкти космічного сміття можуть перебувати сотні років і не перешкоджати здійсненню космічних проєктів. Цей спосіб видалення об’єктів космічного сміття знижує ризики зіткнень з об’єктами космічного сміття у вихідному районі, але підвищує їх у районі поховання. Відповідно до концепції орбітальної утилізації космічне сміття розглядається в якості ресурсу індустрії на орбіті. Здійснення активного видалення космічного сміття пов'язано з великими енергетичними витратами сервісних космічних апаратів для виконання переміщень об’єктів космічного сміття. У зв’язку із цим важливою стає задача оцінювання енергетичних витрат сервісних космічних апаратів для виконання переміщень об’єктів космічного сміття. Метою статті є порівняльна оцінка енергетичних витрат переміщення об’єктів космічного сміття на орбіти утилізації з використанням сервісних космічних апаратів з електрореактивними рушійними установками. Методами вирішення задачі є методи динаміки польоту, усереднення і математичного моделювання. Новизна отриманих результатів полягає в розробці балістичної схеми і оперативної методики розрахунку енергетичних витрат переміщення об’єктів космічного сміття на орбіту утилізації з використанням сервісних космічних апаратів з електрореактивними рушійними установками постійної малої тяги. Розроблена методика може бути використана при обґрунтуванні і плануванні переміщення об’єктів космічного сміття з низьких навколоземних орбіт з малим ексцентриситетом на орбіти утилізації.
     

космічне сміття, видалення, утилізація, математичне моделювання

1. Алпатов А. П. Космический мусор: аспекты проблемы. Технічна механіка. 2018. № 2. С. 30–47. https://doi.org/10.15407/itm2018.01.030

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

3. Yu J., X. Chen, L. Chen, et al. Optimal scheduling of GEO debris removing based on hybrid optimal control theory. Acta Astronautica. 2014. Vol. 93. P. 400–409. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.07.015

4. Yu J., Chen. L. Optimal planning of LEO active debris removal based on hybrid optimal control theory. Advances in Space Research. 2015. Vol. 55. P. 2628–2640. https://doi.org/10.1016/j.asr.2015.02.026

5. Голубек А. В., Дронь Н. М., Ляшенко А. Н. Комбинированный увод крупногабаритного космического мусора с учётом динамически изменяющейся атмосферы Земли. Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. 2016. Т. XXI. С. 34–41.

6. Аlpatov A. P., Goldshtein Yu. M. Assessment perspectives for the orbital utilization of space debris. Space Science and Technology. 2021. Vol. 27. № 3. P. 3–12. https://doi.org/10.15407/knit2021.03.003

7. Zhang S., Han C., Sun X. New solution for rendezvous between geosynchronous satellites using low thrust, J. Guid. Contr. Dynam. 2018. 41 (3). P. 1–10. https://doi.org/10.2514/1.G003270

8. Лебедев В.Н. Расчёт движения космического аппарата с малой тягой. М.: ВЦ АН СССР. 1968. 108 с.

Copyright (©) 2023 Гольдштейн Ю. М.

Copyright © 2014-2023 Технічна механіка