АНАЛІЗ МАГНІТНОГО ПОЛЯ ТА МАГНІТНОГО ПОТОКУ В СИСТЕМАХ ПАСИВНОГО ДЕОРБІТИНГУ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ

Анотація

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2026.02.038

Зі зростанням кількості об’єктів на низьких навколоземних орбітах питання надійного та простого деорбітингу стає все більш актуальним, особливо для малих космічних апаратів. Активні рушійні системи дозволяють контролювати процес зниження орбіти, однак вони ускладнюють конструкцію, збільшують масу та вартість апарата. Це стимулює розвиток пасивних рішень, які не потребують палива та мінімально впливають на загальну архітектуру супутника.

У даній роботі розглядається використання збірок постійних магнітів як пасивного способу підсилення гальмівної сили, що виникає внаслідок взаємодії з іоносферною плазмою. Ідея базується на тому, що магнітне поле, створене магнітами, впливає на рух заряджених частинок плазми, що приводить до обміну імпульсом і появи сили, спрямованої проти руху апарата. Ефективність такого підходу значною мірою визначається не лише величиною магнітної індукції, а й просторовим розподілом поля, зокрема сумарним магнітним потоком.

Основна увага приділяється порівнянню та оптимізації кількох коаксільних конфігурацій магнітів. У роботі розглянуто шість варіантів коаксіальних конфігурацій, що відрізняються геометричними розмірами магнітів та напрямками їхніх полюсів. Для кожної з конфігурацій оцінено розподіл магнітного поля та магнітний потік з використанням комп’ютерного моделювання.

Отримані результати показують, що правильно спроєктовані коаксільні конфігурації дозволяють суттєво підвищити концентрацію магнітного потоку порівняно з простими рішеннями, що потенційно приводить до збільшення гальмівної сили. Це підкреслює важливість оптимізації топології магнітного поля та демонструє перспективність компактних пасивних магнітних систем для задач деорбітингу.

ПОСИЛАННЯ

1. ESA’s annual space environment report. GEN-DB-LOG-00288-OPS-SD. Issue 9, Rev. 1. European Space Agency, Space Debris Office. 2025. 118 p. URL: https://www.sdo.esoc.esa.int/publications/Space_Environment_Report_I9R1_20251021.pdf (дата звернення: 20.04.2026).

2. Space sustainability report. Inmarsat. 2022. 54 p. URL: https://www.ukspace.org/wp-content/uploads/2022/06/Inmarsat-Space-Sustainability-Report.pdf (дата звер­нення: 20.04.2026).

3. Mitigation of Orbital Debris in the New Space Age : Second Report and Order, FCC 22-74, Federal Communications Commission. 2022. 54 p. URL: https://docs.fcc.gov/public/attachments/FCC-22-74A1.pdf (дата звернення: 20.04.2026).

4. ESA space debris mitigation requirements. ESSB-ST-U-007. Issue 1, Rev. 1. European Space Agency, ESB Secretariat. 2025. 80 p. URL: https://esamultimedia.esa.int/docs/technology/ESSB-ST-U-007_Issue_1_Rev_1(23_October_2025).pdf (дата звернення: 20.04.2026).

5. Аbaturov А. O., Dron М. M., Kulyk О. V., Proroka, V. A. An overview of methods and technical means of space debris removal from low earth orbits. System Design and Analysis of Aerospace Technique Characteristics. 2022. V. 31, Vol. 2. P. 3–13. https://doi.org/10.15421/472209

6. Muhammad H. J., Akhlaq A. Space Debris Removal Using Electromagnetic Fields. Preprint (Version 1) available at Research Square. April. 2026. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-9376378/v1

7. Shuvalov V. A., Simanov V. G., Horolsky P. G., Kulagin S. N. Deceleration of an artificially magnetized spacecraft in the ionospheric plasma. Space Sci. & Technol. 2020. V. 26, Vol. 2. P. 59–71. https://doi.org/10.15407/knit2020.02.059

8. Shuvalov V. A., Gorev N. B., Tokmak N. A., Kuchugurnyi, Y. P. Drag on a spacecraft produced by the interaction of its magnetic field with the Earth's ionosphere. Physical modelling. Acta astronautica. 2020. V. 166. P. 41–51. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.10.018