Розработка стратегії деорбітації казахстанського космічного апарату KazEOSat-1
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.319226Ключові слова:
космічний апарат, деорбітація, використання супутника, LEO, космічний мусор, орбіта, CubeSatАнотація
Об’єктом дослідження є процес деорбітації космічного апарату KazEOSat-1, який завершив термін його активної експлуатації на низькій навколоземній орбіті. Основною проблемою є відсутність ефективного способу зведення KazEOSat-1 з орбіти, враховуючи його технічні характеристики, параметри орбіти та необхідність мінімізації ризиків для навколишнього середовища та інших об’єктів на орбіті.
В рамках роботи була розроблена програмна модель, яка дозволяє врахувати початкові орбітальні параметри апарату, істотні для планування та виконання маневрів деорбітації. Модель призначена для точного розрахунку траекторії спуску, враховуючи закони небесної механіки та вплив атмосферних умов. Вибрана оптимальна стратегія деорбітації на основі аналізу різних методів розрахунку орбітальних маневрів, спрямованих на скорочення витрат палива та зниження екологічних ризиків. Це включало порівняльний аналіз існуючих підходів і вибір найбільш підходящих в умовах заданих параметрів місії.
Результати моделювання з використанням точних методів моделювання в програмному середовищі MATLAB дозволили визначити основні параметри деорбітації, такі як висота початку маневрів, необхідні імпульми швидкості, загальна витрата палива і очікуваний час входу в щільні шари атмосфери. На основі отриманих даних сформульовані практичні рекомендації для зведення KazEOSat-1 з орбіти. Перший етап, активний контрольований звід, відбувається за рахунок роботи двигуна малої тяги і торможення атмосферою Землі, дозволяючи апарату знизитися з 758 км до 444 км за 2,5 дня. Другий етап, пасивний неконтрольований звід, продовжує зниження до 103 км протягом 969 днів, використовуючи тільки атмосферне торможення. Третій етап – неконтрольоване падіння, починається після досягнення 103 км і завершується падінням на Землю за 834 секунди
Посилання
- Strategiya "Kazahstan-2050": noviy politicheskij kurs sostoyavshegosya gosudarstva. Informacionno-pravovaya sistema normativnyh pravovyh aktov Respubliki Kazahstan. Available at: https://adilet.zan.kz/rus/docs/K1200002050
- ISO 24113:2023. Space systems - Space debris mitigation requirements.
- Zhang, R., Yang, K., Zhang, J., Bi, S. (2024). Overview and Key Technology of the Membrane Drag Sail for Low Earth Orbit Satellite Deorbit. Space: Science & Technology, 4. https://doi.org/10.34133/space.0115
- Niccolai, L., Mengali, G. (2024). Performance Estimate of a Spin-Stabilized Drag Sail for Spacecraft Deorbiting. Applied Sciences, 14 (2), 612. https://doi.org/10.3390/app14020612
- Zhang, J., Zhang, R., Yang, K. (2022). Attitude Stability Analysis and Configuration Design of Pyramid Drag Sail for Deorbit Missions. Journal of Aerospace Engineering, 35 (6). https://doi.org/10.1061/(asce)as.1943-5525.0001479
- Xu, Y., Yang, Y., Huang, H., Jia, H., Fang, G. (2024). Numerical simulation of rigid-flexible coupled dynamics for an inflatable sphere deorbiting device. Advances in Space Research, 74 (1), 373–383. https://doi.org/10.1016/j.asr.2024.03.049
- Rioseco Olave, D., Caqueo Jara, N., Cassineli Palharini, R., Santos Araujo Palharini, R., Gaglio, E., Savino, R. (2023). Inflatable aerodynamic decelerator for CubeSat reentry and recovery: Altitude effects on the flowfield structure. Aerospace Science and Technology, 138, 108358. https://doi.org/10.1016/j.ast.2023.108358
- Caqueo, N., Palharini, R. C., Palharini, R. S. A., Gaglio, E., Savino, R. (2024). Inflatable aerodynamic decelerators for CubeSat reentry and recovery: Surface properties. Aerospace Science and Technology, 149, 109151. https://doi.org/10.1016/j.ast.2024.109151
- Xiao, H., Huang, J., Liu, G., Lv, Y. (2020). Space Environment Modeling and Deorbiting Efficiency Analysis for Electro-dynamic Tether System. 2020 Chinese Control And Decision Conference (CCDC), 5063–5067. https://doi.org/10.1109/ccdc49329.2020.9164373
- Sarego, G., Olivieri, L., Valmorbida, A., Brunello, A., Lorenzini, E. C., Tarabini Castellani, L. et al. (2021). Deployment requirements for deorbiting electrodynamic tether technology. CEAS Space Journal, 13 (4), 567–581. https://doi.org/10.1007/s12567-021-00349-5
- IADC Space Debris Mitigation Guidelines. Available at: https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/library/iadc-space-debris-guidelines-revision-2.pdf
- Vanessa, M. (Ed.) (2019). United Nations Handbook 2019–2020. Wellington: Ministry of Foreign Affairs and Trade of New Zealand, 58–60.
- Curtis, H. (2020). Orbital Mechanics for Engineering Students. Butterworth-Heinemann. https://doi.org/10.1016/c2016-0-02107-1
- Battin, R. H. (1999). An Introduction to the Mathematics and Methods of Astrodynamics, Revised Edition. AIAA. https://doi.org/10.2514/4.861543
- Brophy, J. R. (2000). Low-Thrust Propulsion Technology. Journal of Propulsion and Power.
- Janovsky, R., Kassebom, M., Lübberstedt, H., Romberg, O. et al. (2003). End-of-Life de -Orbiting Strategies for Satellites. 54th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation, the International Academy of Astronautics, and the International Institute of Space Law. https://doi.org/10.2514/6.iac-03-iaa.5.4.05
- Everetts, W., Rock, K., Iovanov, M. (2020). Iridium deorbit strategy, execution, and results. Journal of Space Safety Engineering, 7 (3), 351–357. https://doi.org/10.1016/j.jsse.2020.07.013
- NASA Orbital Debris Program Office. Available at: https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/
- Space Debris. Available at: https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Berik Zhumazhanov, Aigul Kulakayeva, Abdikul Ashurov, Kazbek Baktybekov, Ainur Zhetpisbayeva, Daniyar Uskenbaev, Bexultan Zhumazhanov, Aigerim Zylgara, Aliya Kargulova
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.
