Моделирование процесса отделения пилотируемых кораблей от крупногабаритных орбитальных станций

Ключевым моментом каждой пилотируемой космической программы является обеспечение безопасности экипажа. При отделении пилотируемых кораблей от космических комплексов под безопасностью прежде всего подразумевают безударность происходящего процесса. Изложен подход к оценке безударности процесса отделения пилотируемых кораблей от крупногабаритных орбитальных станций. Приведены уравнения, полностью описывающие динамику и кинематику разделившихся космических объектов как системы абсолютно твердых тел, совершающих относительное движение под действием силовых факторов. Представлены результаты моделирования процесса отделения транспортного пилотируемого корабля «Союз» от Международной космической станции при отказах определенных групп двигателей корабля. Сделан вывод о возможности использования указанного подхода для поиска критичных отказов и накладываемых ими ограничений на допускаемую конфигурацию станции перед отделением от нее корабля.

Литература

[1] Анфалов А.С., Богомолов Н.В., Борзых С.В. Алгоритмы отделения транспортного пилотируемого корабля «Союз МС» от Международной космической станции. Космонавтика и ракетостроение, 2017, № 1, с. 24–29.

[2] Любинский В.Е., Соловьев В.А. Обеспечение безопасности экипажей космических аппаратов при управлении их полетом. Космонавтика и ракетостроение, 2015, № 1, с. 195–201.

[3] Бакулин В.Н., Борзых С.В., Анфалов А.С., Богомолов Н.В. Анализ причин и последствий нештатных и аварийных ситуаций, требующих экстренной эвакуации экипажа орбитальной станции. Матер. ХХ Междунар. конф. по вычислительной механике и современным прикладным программным системам, Алушта, Крым, 24–31 мая 2017, Москва, Изд-во МАИ, 2017, с. 721–723.

[4] Береговой Г.Т., Ярополов В.И., Баранецкий И.И., Высоканов В.А., Шатров Я.Т. Справочник по безопасности космических полетов. Москва, Машиностроение, 1989. 336 с.

[5] Анфалов А.С., Борзых С.В., Кокушкин В.В., Петров Н.К., Хомяков М.К. Анализ отделения кораблей-спасателей от нестабилизированной Международной космической станции. Космонавтика и ракетостроение, 2008, № 4, с. 107–117.

[6] Анфалов А.С., Хомяков М.К., Борзых С.В., Петров Н.К. Исследование динамики процесса отделения космических кораблей «Союз» от нестабилизированной Международной космической станции. Ракетно-космическая техника. Тр. РКК «Энергия» им. С.П. Королёва, 2008, сер. 12, вып. 1, с. 158–167.

[7] Анфалов А.С., Богомолов Н.В., Борзых С.В., Хомяков М.К. Исследование безопасности процесса экстренного отделения кораблей серии «Союз» от нестабилизированной Международной космической станции поздних конфигураций. Механика и математическое моделирование в технике. Матер. 2-й Всерос. конф., Москва, 22–23 ноября 2017, Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, с. 117–120.

[8] Анфалов А.С., Богомолов Н.В., Борзых С.В. О безударности процесса отделения корабля «Союз» от неуправляемой Международной космической станции. Фундаментальные и прикладные задачи механики. Тез. докл. Междунар. науч. конф., Москва, 24–27 октября 2017, Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, с. 109–110.

[9] Bergez G., Mongrard O., Santini C., Lainé R. ATV Separation and Departure Strategy from Uncontrolled International Space Station. Proceedings of the 18th International Symposium on Space Flight Dynamics, Munich, Germany, 11–15 October 2004, DLR’s German Space Operations Center, ESA’s European Space Operations Centre, 2004, pp. 85–90.

[10] Бакулин Д.В., Борзых С.В. Исследование динамики процесса отделения космического аппарата, содержащего упругие элементы. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4, с. 1380–1382.

[11] Колесников К.С., Кокушкин В.В., Борзых С.В., Панкова Н.В. Расчет и проектирование систем разделения ступеней ракет. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 374 с.

[12] Аншаков Г.П., Асланов В.С., Балакин В.Л., Дорошин А.В., Квашин A.С., Круглов Г.Е., Юдинцев В.В. Динамические процессы в ракетно-космических системах. Вестник СГАУ, 2003, № 1, с. 7–22.

[13] Иванов Д.С., Трофимов С.П., Широбоков М.Г. Численное моделирование орбитального и углового движения космических аппаратов. Москва, ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. 118 с.

[14] Чернышов А.Д., Горяйнов В.В., Чернышов О.А. Применение метода быстрых разложений для расчета траекторий космических кораблей. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2015, № 2, с. 41–47.

[15] Чернышов А.Д., Горяйнов В.В., Чернышов О.А. Расчет полета космического корабля на внеатмосферном участке траектории методом быстрых разложений. Theoretical & Applied Science, 2014, № 6, с. 1–4.

[16] Платонов В.Н. Одновременное управление движением центра масс и вокруг центра масс при маневрах космических аппаратов на геостационарной и высокоэллиптических орбитах с использованием электрореактивных двигателей. Космическая техника и технологии, 2013, № 1, с. 56–65.

[17] On-Orbit Assembly, Modeling, and Mass Properties Data Book. Available at: http://athena.ecs.csus.edu/~grandajj/ME296M/RevAB_Volume%20II%20Signed_updated.pdf (accessed 7 February 2018).

[18] Johnson N.L. The new jettison policy for the International Space Station. Advances in Space Research, 2006, vol. 38, no. 9, pp. 2077–2083.