Аналіз балістичних аспектів комбінованого методу відведення космічних об‘єктів з навколоземних орбіт
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.161778Ключові слова:
космічне сміття, гравітаційне поле, низька навколоземна орбіта, комбінований метод відведення, енергетичні витратиАнотація
Розглянуто один з шляхів очищення навколоземних орбіт від космічного сміття – відвід великогабаритних об’єктів, які являють небезпеку для космічної навігації та екології навколоземного простору, в щільні шари атмосфери Землі. Для його реалізації запропоновано комбінований метод з використанням реактивної двигунної установки й аеродинамічного вітрила. Двигунна установка забезпечує формування еліптичної орбіти відводу з перигеєм у верхніх шарах атмосфери, а аеродинамічне вітрило – поступове зниження швидкості за рахунок дії сили аеродинамічного опору. Показано, що поєднання активного й пасивного методів дозволяє частково компенсувати недоліки обох методів і реалізувати гарантований відвід об’єкта космічного сміття в щільні шари атмосфери з мінімальними витратами в заданий термін. При цьому ефективність запропонованого методу в багато чому залежить від стану верхньої атмосфери, яка є функцією сонячної активності, що змінюється з періодом 11 років.
Для визначення ефективних траєкторій руху об'єктів космічного сміття в верхніх шарах атмосфери вирішена задача про рух тіла в гравітаційному полі Землі з урахуванням динаміки атмосфери, а також з урахуванням циклів сонячної активності. Отримано залежності висоти перигею першого витка орбіти відведення, що забезпечує час існування не більше 25 років, і величини імпульсу швидкості, необхідного для формування орбіти відведення з низьких колових орбіт. Визначено енергетичні витрати на відведення об’єктів великогабаритного космічного сміття з врахуванням динамічно змінюваної атмосфери Землі. Проведено аналіз впливу сонячної активності на енергетичні витрати процесу відведення космічних об’єктів.
Результати роботи представляють практичний інтерес для розробки засобів комбінованого відведення великогабаритного космічного сміття з низьких навколоземних орбіт
Посилання
- Bastida Virgili, B., Dolado, J. C., Lewis, H. G., Radtke, J., Krag, H., Revelin, B. et. al. (2016). Risk to space sustainability from large constellations of satellites. Acta Astronautica, 126, 154–162. doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.03.034
- Zaccariotto, M., Francesconi, A., Galvanetto, U. (2016). A contribution to the definition of a new method to predict the catastrophic disintegration of spacecraft after collision with large orbital debris. Acta Astronautica, 127, 95–102. doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.05.026
- Dron, N. M., Horolsky, P. G., Dubovik, L. G. (2014). Ways of reduction of technogenic pollution of the near-earth space. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 3, 125–130.
- Dron, M., Dreus, A., Golubek, A., Abramovsky, Y. (2018). Investigation of aerodynamics heating of space debris object at reentry to earth atmosphere. 69th International Astronautical Congress, IAC-18-A6.1.5. Bremen, 7.
- Shan, M., Guo, J., Gill, E. (2016). Review and comparison of active space debris capturing and removal methods. Progress in Aerospace Sciences, 80, 18–32. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2015.11.001
- DeLuca, L. T., Lavagna, M., Maggi, F., Tadini, P., Pardini, C., Anselmo, L. et. al. (2014). Large Debris Removal Mission in LEO based on Hybrid Propulsion. Aerotecnica Missili & Spazio, 93 (1-2), 51–58. doi: https://doi.org/10.1007/bf03404676
- Yemets, V., Dron, M., Yemets, T., Kostrisyn, O. (2015). The infinite Staging Rocket – A progress to Realization. Proceedings of the 66th International Conference IAC-15, D2.7.7. Jerusalem, 7.
- Yemets, V., Harkness, P., Dron’, M., Pashkov, A., Worrall, K., Middleton, M. (2018). Autophage Engines: Toward a Throttleable Solid Motor. Journal of Spacecraft and Rockets, 55 (4), 984–992. doi: https://doi.org/10.2514/1.a34153
- Bondarenko, S., Dreus, A., Lysenko, K. (2017). The investigation of thermal and gas dynamic processes in the combustion chamber of the rocket engine using slurry fuel. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, 232 (10), 1903–1910. doi: https://doi.org/10.1177/0954410017704216
- Kelly, P. W., Bevilacqua, R., Mazal, L., Erwin, R. S. (2018). TugSat: Removing Space Debris from Geostationary Orbits Using Solar Sails. Journal of Spacecraft and Rockets, 55 (2), 437–450. doi: https://doi.org/10.2514/1.a33872
- Visagie, L., Lappas, V., Erb, S. (2015). Drag sails for space debris mitigation. Acta Astronautica, 109, 65–75. doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.12.013
- Bombardelli, C., Pelaez, J. (2011). Ion Beam Shepherd for Contactless Space Debris Removal. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 34 (3), 916–920. doi: https://doi.org/10.2514/1.51832
- Cichocki, F., Merino, M., Ahedo, E. (2018). Spacecraft-plasma-debris interaction in an ion beam shepherd mission. Acta Astronautica, 146, 216–227. doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.02.030
- Alpatov, A., Gusynin, V., Slyunyayev, N., Khitko, A. (2008). Space vehicle with an electric thruster for gathering fine space debris. Proceedings of the 66th International Conference IAC-08, A6.5.8. Glasgow, 7.
- Ohocimskiy, D. E., Siharulidze, Yu. G. (1990). Osnovy mekhaniki kosmicheskogo poleta. Moscow, 448.
- Vavrin, A. B. (2015). Solar Cycle Sensitivity Study of Breakup Events in LEO. Orbital Debris Quarterly News, 19 (1), 6–7.
- Dron, M. M., Dubovyk, L. H., Holubek, O. V., Dreus, A. Yu. et. al. (2019). Systemy vidvodu kosmichnykh obiektiv z nyzkykh navkolozemnykh orbit. Dnipro: LIRA, 218.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Mykola Dron’, Aleksandr Golubek, Ludmila Dubovik, Andrii Dreus, Krystyna Heti
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
