Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы

Рассмотрены тенденции развития космической техники для создания технологического потенциала в околоземном и окололунном пространстве. Выполнена оценка проблем и перспектив, связанных с разработкой крупногабаритных технологических платформ космического базирования. Проанализированы вопросы определен...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Алпатов, А.П., Горбулин, В.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Статті та огляди
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68515
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы / А.П. Алпатов, В.П. Горбулин // Вісн. НАН України. — 2013. — № 12. — С. 26-39. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68515
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-685152025-02-23T17:14:43Z Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы Космічні платформи для орбітальних промислових комплексів: проблеми і перспективи Orbital space platforms for industrial complex: problems and prospects Алпатов, А.П. Горбулин, В.П. Статті та огляди Рассмотрены тенденции развития космической техники для создания технологического потенциала в околоземном и окололунном пространстве. Выполнена оценка проблем и перспектив, связанных с разработкой крупногабаритных технологических платформ космического базирования. Проанализированы вопросы определения структуры технологических платформ космического базирования, служебных систем, соединительных и коммуникационных систем. Представленный в статье комплекс задач относится к проблеме формирования прогрессивной парадигмы развития космического сегмента промышленных технологий с учетом современных глобальных процессов эволюции земной цивилизации. Розглянуто тенденції розвитку космічної техніки для створення технологічного потенціалу в навколоземному й навколомісячному просторі. Оцінено проблеми і перспективи, пов'язані з розробленням великогабаритних технологічних платформ космічного базування. Проаналізовано питання визначення структури технологічних платформ космічного базування, службових систем, з’єднувальних і комунікаційних систем. Наведений у статті комплекс завдань відображує проблеми формування прогресивної парадигми розвитку космічного сегмента промислових технологій у контексті сучасних глобальних процесів еволюції земної цивілізації. The problems of the development of space technology to build technological capacity in the near-Earth and near-Moon space are discussed. The evaluation of the problems and prospects associated with the development of large space-based technological platforms is made. Among the issues discussed the determination of the structure of space-based technological platforms, control systems, connection and communication systems are considered. A set of tasks related to the problem of forming a progressive paradigm of the industrial technological space segment with current accounting of global processes of human civilization evolution is presented in the article. 2013 Article Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы / А.П. Алпатов, В.П. Горбулин // Вісн. НАН України. — 2013. — № 12. — С. 26-39. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68515 531.39 ru Вісник НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Алпатов, А.П. Горбулин, В.П. Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы Вісник НАН України
description	Рассмотрены тенденции развития космической техники для создания технологического потенциала в околоземном и окололунном пространстве. Выполнена оценка проблем и перспектив, связанных с разработкой крупногабаритных технологических платформ космического базирования. Проанализированы вопросы определения структуры технологических платформ космического базирования, служебных систем, соединительных и коммуникационных систем. Представленный в статье комплекс задач относится к проблеме формирования прогрессивной парадигмы развития космического сегмента промышленных технологий с учетом современных глобальных процессов эволюции земной цивилизации.
format	Article
author	Алпатов, А.П. Горбулин, В.П.
author_facet	Алпатов, А.П. Горбулин, В.П.
author_sort	Алпатов, А.П.
title	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы
title_short	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы
title_full	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы
title_fullStr	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы
title_full_unstemmed	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы
title_sort	космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Статті та огляди
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68515
citation_txt	Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы / А.П. Алпатов, В.П. Горбулин // Вісн. НАН України. — 2013. — № 12. — С. 26-39. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT alpatovap kosmičeskieplatformydlâorbitalʹnyhpromyšlennyhkompleksovproblemyiperspektivy AT gorbulinvp kosmičeskieplatformydlâorbitalʹnyhpromyšlennyhkompleksovproblemyiperspektivy AT alpatovap kosmíčníplatformidlâorbítalʹnihpromislovihkompleksívproblemiíperspektivi AT gorbulinvp kosmíčníplatformidlâorbítalʹnihpromislovihkompleksívproblemiíperspektivi AT alpatovap orbitalspaceplatformsforindustrialcomplexproblemsandprospects AT gorbulinvp orbitalspaceplatformsforindustrialcomplexproblemsandprospects
first_indexed	2025-11-24T03:39:13Z
last_indexed	2025-11-24T03:39:13Z
_version_	1849641458690162688
fulltext	26 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ © А.П. Алпатов, В.П. Горбулин, 2013 Рассмотрены тенденции развития космической техники для создания технологического потенциала в околоземном и окололунном пространстве. Выполнена оценка проблем и перспектив, связанных с раз- работкой крупногабаритных технологических платформ космического базирования. Проанализирова- ны вопросы определения структуры технологических платформ космического базирования, служебных систем, соединительных и коммуникационных систем. Представленный в статье комплекс задач от- носится к проблеме формирования прогрессивной парадигмы развития космического сегмента промыш- ленных технологий с учетом современных глобальных процессов эволюции земной цивилизации. Ключевые слова: космическая платформа, орбитальный промышленный комплекс, проектирование, управле- ние, устойчивость, материалы, конструкция, технологический модуль. УДК 531.39 А.П. АЛПАТОВ 1, В.П. ГОРБУЛИН 2 1 Институт технической механики НАН Украины и ГКА Украины ул. Лешко-Попеля, 15, Днепропетровск, 49005, Украина 2 Президиум Национальной академии наук Украины ул. Владимирская, 54, Киев, 01030, Украина КОСМИЧЕСКИЕ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ОРБИТАЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Основой развития современного общества, по крайней мере, в обозримом промежутке времени, являются технологические проры- вы, которые формируют структуру промыш- ленности будущего. Стремительный рост на- селения Земли и экстенсивная разработка земных ресурсов в ближайшие десятилетия с большой степенью вероятности могут приве- сти к возникновению самых различных кри- зисов: продовольственного, энергетического, экологического, ресурсного (кислород, вода, древесина, почвы, ископаемые), генетическо- го, межэтнического и др. Перечисленные факторы определяют новую парадигму раз- вития человечества и, соответственно, новые стратегические направления развития миро- вой и национальной науки. В соответствии с современными представлениями, наиболее острыми проб лемами, встающими перед че- ловечеством, являются энергетические и ре- сурсные. Они влекут за собой необходимость радикальных подходов к расширению жиз- ненного пространства и предполагают ис- ключение из числа используемых источни- ков энергии невозобновляемых ресурсов планеты. Одним из очевидных направлений модификации жизненного пространства человечества является широкомасштабное освоение ближнего космоса и его ресурсов. Учитывая трудности выведения на орбиту конструкций больших габаритов и масс, на первом этапе промышленного освоения ближнего космоса в космическом простран- стве могут быть размещены промышленные установки с уникальными технологическими процессами и относительно небольшими объемами материального производства, для которых необходимы условия глубокого ва- 27ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ куума и невесомости. Например, это могут быть установки для получения сверхчис тых материалов, уникальных биологических ком- плексов, медицинских препаратов, специаль- ных химических соединений и т.д. СТРУКТУРА КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ Технологии освоения околоземного простран- ства и реализация крупномасштабных космиче- ских проектов предполагают создание служеб- ных платформ для околопланетных промыш- ленных сооружений. На уровне современных представлений промышленные и энергетиче- ские модули, соединительные и коммуникаци- онные системы таких сооружений включают различные функциональные элементы, которые технически реализуются в соответствии с реша- емыми функциональными задачами [1]. К числу таких функ циональных элементов относятся: • комплексы датчиков различного назна- чения; • преобразователи космических источни- ков энергии; • отражатели излучений; • приемо-передающие устройства и типо- вые элементы их конструкций; • комплексы энергетических установок для решения задач перемещения и ориента- ции космических сооружений; • типовые транспортные модули матери- ального обеспечения; • манипуляционные системы для сервис- ного обслуживания конструкций и прибор- ных модулей, а также для решения транс- портных задач в ограниченном пространстве промышленных зон; • системы механических связей в виде многошарнирных и других типов соедине- ний: нити, тросы, ленты, шланги, кабели, тоннели из тонких материалов, обитаемые и транспортные стационарные тоннели, свя- зывающие отдельные сооружения. Набор и сочетание этих функциональных элементов зависит от типа технологического процесса, то есть от технических характери- стик промышленной установки и ее назначе- ния. При этом структура системы обусловле- на набором служебных и про мышленных мо- дулей и типом их взаимодействия (рис. 1). В зависимости от взаимного расположе- ния в пространстве технологических и слу- жебных модулей могут быть использованы различные типы конфигураций космических промышленных комплексов (КПК) [2]. КПК сложной конфигурации с тросовыми связя- ми представлен на рис. 2. Такие платформы могут состоять из раз- личных сочетаний элементарных структур, которых существует три основных вида: • l-структуры (линейные структуры), со- стоящие из последовательно расположен- ных тел, соединенных механической связью, при этом первый и последний элементы не связаны между собой; Рис. 1. Вариант структуры модульной космической платформы Рис. 2. Платформы с тросовыми соединениями 28 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ • О-структуры (замкнутые структу- ры), представляющие собой замкнутый по- средством механических связей контур, со- единяющий п элементов (n ≥ 3); • z-структуры (системы звездообразной формы) с исходящими от основного тела не- сколькими (не менее трех) l-структурами. Используя различные сочетания таких элементарных структур, можно построить КПК любой, практически сколь угодно сложной конфигурации, движущейся по определенной орбите и реализующей задан- ные режимы движения всего комплекса от- носительно центра масс, а также заданное относительное движение элементов ком- плекса внутри конфигурации. Для описания таких движений рассмотрим КПК, состоящий из п модулей Мi (i = 1, 2,..., n) — элементов орбитального комплекса, соеди- ненных попарно упругими невесомыми нитя- ми Lij (i, j = 1, 2,..., n) конечной длины (рис. 2). Нити, упакованные в полостях элементов, связаны с демпфирующим уст ройством и пропущены сквозь отверстия в корпусах элементов. Схема связей между элементами КПК описывается матрицей инцидентно- сти α = ⎣αij⎦. Элемент αij равен единице, если связь между телами Bi и Вj предусмотрена, и нулю — в противном случае. Диагональные элементы αij тождественно равны нулю. Расстояния между телами могут менять- ся от нуля до длин соответствующих связей. Связь с модулями осуществляется в точках контакта Pij, Pji. В процессе движения на каждый модуль действуют сила притяжения Гi, сила управляющих двигателей , а также силы упругости Фij и силы вязкого трения Ψ— ij , приложенные к модулю Мi со стороны остальных модулей через связи Lij. Движение модулей, составляющих КПК, опишем в отклонениях от его невозмущенного движения. В качестве невозмущенного примем движение, которое совершала бы система, на- ходящаяся в исходном состоянии, при отсут- ствии начальных возмущений и внешних сил, кроме сил притяжения. Угловая скорость КПК при невозмущенном движении равна нулю, а центр масс движется по круговой орбите. Чтобы записать уравнения движения, квазискорость модуля Мi представим в фор- ме ω–T = �ω1i, ω2i, ω3i�. Ориентация каждого тела в абсолютной системе отсчета описы- вается параметрами Родрига – Гамильтона, составляющими группу обобщенных коор- динат, объединенных в матрицу: Λτ i = �Λ0i,Λ1i, Λ2i, Λ3i�; Λ –τ i Λi =1. Кинематические уравнения при этом име- ют вид: (1) где Bi — матрица, зависящая от квазискоро- стей: Второе слагаемое в (1) при k > 0 обеспе- чивает корректировку нормы матрицы . Уравнения поступательного движения име- ют вид: (2) где — приращение силы притяжения, со- ответствующее отклонению тела iB от не- возмущенной орбиты; — суммарная сила упругости, действующая на модуль Мi со стороны всех присоединенных к нему свя- зей; — суммарная сила трения, действую- щая на модуль Мi; — управление. Уравнения вращательного движения за- писываются в виде: (3) где Θi — матрица тензора инерции тела Bi ; — квадратная антисимметричная матри- ца, составленная из элементов матрицы- столбца; — моменты сил упруго- сти, вязкого трения и управляющих двига- телей относительно осей связанной системы координат. 29ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Здесь — квадратная антисимметрич- ная матрица, составленная из компонент матрицы-столбца. Чтобы предусмотреть возможность описа- ния как традиционного, так и подвижного спо- собов управления движением в соответствии с моделью (1)–(3), запишем согласно [2]: где — блочные матрицы, имеющие вид: Здесь — субматрица, описывающая управление модулем Мi; δi — субматрица, принимающая значение 0 или Е. При одно- временном управлении все субматрицы δi являются единичными: δi = E, 1,n— . При подвижном управлении в каждый момент времени существует лишь одна еди- ничная субматрица с некоторым индексом i = m, остальные субматрицы — нулевые. Значение индекса т изменяется во времени, а порядок его изменения задается законом переключения. Данная модель является частью комплекс- ной модели КПК, необходимой для выбора и оптимизации основных проектных параме- тров технической платформы комплекса [3]. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ ПЛАТФОРМЫ Конструкция КПК определяется в первую очередь производственными и технологичес- кими задачами. В космической технике на- ряду с широко используемыми сплавами алюминия, различными титановыми и дру- гими специальными сплавами находят при- менение также разнообразные конструкци- онные материалы [4]. Хорошо зарекомендо- вали себя на практике терморегулирующие лакокрасочные покрытия, теплозащитные материалы с использованием эпоксидного связующего, многослойные ткани с трех- мерным переплетением кордовых нитей, терморегулирующие эмали, например эмаль КО-819 с термостойкостью 600 °С и коэф- фициентом излучения (степенью черноты) не менее 0,9. В космической технике приме- няют также полимерные композиционные материалы (ПКМ), которые по сочетанию конструктивных параметров и весовой эф- фективности в несколько раз превосходят алюминиевые и титановые сплавы. Кроме того, ПКМ имеют высокую радиационную стойкость, обеспечивающую сохранение их свойств в течение всего периода эксплуата- ции при воздействии солнечного излучения и космического фона. Разработаны надеж- ные герметизирующие материалы, в частно- сти кремнийорганические герметики, рабо- тоспособные в диапазоне температур от 60 до 300 °С. Конструкционные углепластики были использованы при создании искусст- венных спутников Земли различного назна- чения серий «Космос», «Молния», «Эк ран», на орбитальных космических станциях «Са- лют», «Алмаз», международной космиче- ской станции, межпланетных станциях «Ве- нера». Они служат материалом для изготов- ления каркасов солнечных батарей, зеркал остронаправленных антенн космической связи, фидерных устройств, каркасов фото- аппаратуры и телескопов, штанг манипуля- торов, разнообразных платформ для уста- новки приборов и специальной аппаратуры, конструктивных элементов днища спускае- мых аппаратов. Все эти материалы предо- ставляют надежную технологическую базу для разработки КПК. До недавнего времени при создании кос- мических аппаратов преимущественно ис- пользовались сплавы легких металлов. 30 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Однако в условиях эксплуатации больших конструкций возникают температурные из- менения их размеров и формы. Поэтому на нынешнем этапе большое внимание уде- ляется разработке и созданию сотовых кон- струкций, которые значительно легче метал- лических и не имеют подобных недостатков. Они применяются при изготовлении голов- ных обтекателей, цилиндрических обечаек полезной нагрузки, защитных экранов. Па- нели с сотовым заполнителем имеют отно- сительно высокие прочностные характери- стики при небольшой удельной массе (около 1 кг/м3), отличаются стабильностью разме- ров и формы. Кроме того, они обладают демпфирующими свойствами, что важно с точки зрения снижения динамических на- грузок на аппаратуру. Применение конст- рукций космических платформ с сотовым заполнителем позволяет на 15–60% снизить массу платформы по сравнению с традици- онным исполнением. Современные сотовые панели содержат встроенные жидкостные тракты и тепловые трубы, с помощью кото- рых на борту платформы обеспечивается необходимый температурный режим. По оценкам, за 2012 год объем сотового запол- нителя, использованного в конструкциях космической техники, вырос более чем на 300 м3. Всего с 1975 по 2012 г. этот объем со- ставляет 2100,88 м3. Таким образом, исполь- зование сотовых конструкций является пер- спективным направлением в создании как базовых космических платформ, так и по- лезной нагрузки [5]. Особый интерес представляют новые разработки материаловедов. Интерметалли- ды — химические соединения двух и более металлов — по своей структуре занимают промежуточное положение между металла- ми и керамикой. Их кристаллическая струк- тура специфична, что обеспечивает высо- кую жаропрочность, низкую плотность и высокую износостойкость. Уникальные фи- зико-механические свойства интерметалли- дов обусловливают их перспективность для использования в космической технике. Весьма многообещающими являются ком- позиционные материалы с керамической матрицей, армированной волокнами. Для создания космических конструкций инте- ресны также так называемые «интеллекту- альные» материалы, способные адаптиро- ваться к изменению внешней среды, меняя свои механические, электрические и прочие характеристики. Многие ученые считают, что будущее крупных сооружений в космическом про- странстве в значительной мере связано также с использованием надувных и пленочных конструкций. Они могут быть более эконо- мичными по массовым характеристикам, их можно упаковать в меньших объемах при вы- ведении на орбиту, что приводит к сокраще- нию транспортных расходов. Кроме того, снижение общей сложности системы и упро- щение сборки на орбите повышает надеж- ность эксплуатации. Преимущества надув- ных конструкций становятся более очевид- ными с усложнением формы и комбинации космических структур. Пленочные конст- рукции используются для больших космиче- ских антенн, радиометров, радаров, концен- траторов, телескопов, солнцезащитных экра- нов, солнечных парусов, солнечных батарей, конструкций космической платформы [6]. Толщина надувной оболочки может до- стигать десятков сантиметров, содержать десятки слоев, включая термостойкие или кевларовые для защиты от ударов микроме- теоритов. Кроме того, для придания жестко- сти конструкции может использоваться пе- нообразный наполнитель. Примером при- менения такой технологии может служить 8-метровый космический телескоп NGST (NASA Goddard Space Flight Center), для пассивного охлаждения которого использу- ется надувной солнцезащитный козырек, размером 32×14 м, с несколькими слоями тепловой мембраны. Для повышения надежности КПК в кон- струкции троса предлагается использовать ленты, тканевые трубки, а также нить специ- ального плетения Hoytether™ [7]. Расчеты показывают, что такая нить может оставать- ся в рабочем состоянии в течение несколь- 31ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ких десятилетий даже на низких око ло- земных орбитах [8]. Фрагменты космического мусора также могут послужить сырьем для соответствую- щих технологических процессов непосред- ственно в условиях космического простран- ства. Разгонные блоки ракет-носителей можно использовать в качестве двигателей промышленных систем для корректировки орбит и совершения необходимых манев- ров. Облик новых поколений ракетных дви- гателей может формироваться с учетом этих новых задач. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Проблемы проектирования больших кос- мических конструкций связаны с разнооб- разием составляющих их узлов и элементов, которые могут в значительной степени от- личаться друг от друга по характеристикам материалов, жесткости конструкций отдель- ных модулей и соединительных элементов, способам соединения промышленных агре- гатов и обслуживающих транспортных си- стем. Все эти качества обусловливают раз- работку специальных методов проектирова- ния конст рукций [1, 3], а также требуют новых подходов к управлению положением космических объектов в заданной системе координат. Основная особенность разработ- ки систем управления КПК связана с не- обходимостью проектирования пространст- венно распределенных и многоуровневых эргатических управляющих комплексов. При этом актуальной и достаточно сложной является проблема математического моде- лирования движения КПК, а также влияния производственных процессов на динамику сооружения [3]. Несмотря на накопленный человечеством опыт проектирования больших космиче- ских конструкций различного назначения, задачи оптимизации проектных параметров таких объектов продолжают оставаться ак- туальными. На начальном этапе проектиро- вания возникает комплексная задача вы бора облика (синтеза структуры), оптимиза- ции основных проектных параметров и про- грамм управления КПК, которая относится к классу задач теории оптимального управ- ления с ограничениями в виде равенств, не- равенств и дифференциальных связей с не- прерывно и дискретно изменяющимися оптимизируемыми параметрами сооруже- ния. Подобные задачи решаются, например, при проектировании ракет-но си телей [9]. Методология решения подобного рода за- дач предполагает разделение всех оптими- зируемых параметров на две группы: струк- турные параметры (изменяющиеся дис- кретно), которые определяют облик КПК, и основные проектные параметры (изменяю- щиеся непрерывно), которые определяют технические характеристики КПК [1]. При- менительно к комплексной задаче оптими- зации нужно разработать математическую модель КПК, построенную на физических и статистических соотношениях и позволяю- щую в зависимости от исходных данных, значений структурных и основных проект- ных параметров определять необходимые габаритно-массовые характеристики. Баллистические и энергетические харак- теристики КПК на первом этапе могут опре- деляться для центрального гравитационно- го поля сферической Земли с учетом ее вра- щения и кривизны поверхности. Основой для построения методики и разработки ал- горитма решения комплексной задачи явля- ется декомпозиция ее на две частные задачи: выбор структурных параметров, определяю- щих рациональный облик, конструктивно- компоновочных схем и оптимизация основ- ных проектных параметров и программ управления полетом для выбранного обли- ка КПК. Решение комплексной задачи опти- мизации основано на взаимоувязанном ре- шении первой и второй частных задач. Управление движением систем, имеющих низкую жесткость и многокилометровую протяженность, представляет собой не толь- ко техническую, но и теоретическую про- блему. Колебания конструкций комплекса могут вызвать напряжения, приводящие к разрыву связей (тросов). Захват груза враща ю- щейся тросовой системой (несинхронный 32 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ космический лифт) является весьма слож- ной задачей. Известные в настоящее время устройства, предназначенные для захвата груза, пока технически несовершенны. ОСНОВНЫЕ МОДУЛИ Рассмотрим основные модули космиче- ских сооружений и особенности их функ- ционирования в зависимости от решаемой задачи, а также проблемы и перспективы их создания и использования. Солнечные электростанции космичес- кого базирования. Проблема поиска новых энергетических ресурсов имеет стратегиче- ское значение. Очевидно, что практически неограниченные источники энергии следует искать либо внутри Земли, либо в океанах, покрывающих ее поверхность, либо за пре- делами нашей планеты. Несмотря на возрос- ший в последние годы интерес к использова- нию энергии солнечного излучения, низкая плотность его энергии (порядка 1 кВт/м2), достаточно сложные технологии и низкие значения КПД преобразования солнечной энергии в электрическую для наземных солнечных электростанций (следует также учесть суточные циклы освещения и потери в атмосфере) не внушают большого опти- мизма при решении проблемы ее массового использования в качестве альтернативы существующим технологиям производства энергии. Только крупномасштабные проек- ты солнечных электростанций космического базирования (СЭКБ) могут обеспечить ощу- тимый вклад в национальную и мировую энергосистемы. Под космической гелиоэнер- гетикой понимают совокупность методов и технических средств сбора, преобразования и использования потребителем энергии сол- нечной радиации оптического диапазона в космическом пространстве. Концепция получения электроэнергии из солнечного излучения в космосе и ее пере- дача беспроводным путем на Землю впер- вые была предложена доктором Питером Глейзером в 1976 г. В 1995 г. НАСА начала программу «Свежий взгляд» (Fresh Look), в рамках которой были разработаны проекты СЭКБ «Солнечная башня» и «Солнечный диск». Несмотря на всю их революцион- ность, практическая реализация оставалась проблематичной из-за большой массы вы- водимого на орбиту груза. Однако, исследо- вания в области космической энергетики в США продолжились, и не только под эги- дой НАСА, но и других организаций, напри- мер Министерства обороны. Были предло- жены новые проекты, такие как «Abacus» и СЭКБ с интегрированным солнечным кон- центратором. Работы по созданию СЭКБ ведутся в Европейском Союзе, Китае, России (про- екты НПО им. Лавочкина и ЦНИИМаш), Японии и других государствах. С 2009 г. 16 японских компаний сосредоточили свои усилия на создании первой коммерческой станции. Ориентировочные сроки ввода ее в эксплуатацию — 2030–2040 гг., а объемы инвестиций по некоторым оценкам соста- вят 21 млрд долл. США. В 2012 г. на 62-м Международном астронавтическом конгрес- се фирма Mitsubishi Heavy Industries пре- зентовала концептуальный проект новой СЭКБ мощностью 430 МВт, особенностью которого является значительное снижение массы системы, а соответственно, и стои- мости выведения СЭКБ. Авторы проекта рассчитают к 2030 г. достичь значения пока- зателя, характеризующего отношение орби- тальной массы системы к выходной электри- ческой мощности, на уровне 1 г/Вт, что в 250 раз меньше имеющихся ныне величин. Все это позволило снизить оценочную стоимость получения электроэнергии до 20 иен/кВт, что сравнимо со стоимостью электричества, вырабатываемого на гидро электростанциях (15 иен/кВт). Такие тех нико-экономичес кие показатели позволяют с оптимизмом смо- треть на перспективы получения электро- энергии из космоса. Другим возможным применением СЭКБ является обеспечение электропитанием кос- мических промышленных систем. Система дистанционного энергоснабжения является эффективной альтернативой бортовым энер- гоустановкам, так как позволит улучшить 33ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ габаритно-массовые характеристики косми- ческих аппаратов, уменьшить их размеры, снизить частоту коррекций орбиты аппара- тов и др. В конце 90-х годов в научных организаци- ях НАН Украины были проведены работы, направленные на определение задач науч- ных исследований по развитию космической гелиоэнергетики в Украине. Обозначены на- учные и технологические проблемы созда- ния таких промышленных энергосистем. Анализ многочисленных публикаций, по- священных разработке СЭКБ, позволяет сделать вывод, что создание таких станций возможно. Однако существует четыре груп- пы проблем, связанных с большими разме- рами (сотни километров) и большими мас- сами (тысячи тонн) орбитальных СЭКБ: • создание специальных конструкций; • выведение на орбиту модулей и элемен- тов конструкций больших масс и размеров; • сборка на орбите промышленных орби- тальных энергокомплексов; • управление их движением, ориента- цией и формой. Рассмотрим СЭКБ, расположенную на геостационарной орбите [10]. Станция со- стоит из ферменных конструкций; комбини- рованной панели, выполняющей функции преобразователя солнечного излучения в электрический СВЧ-сигнал, и передающей антенны; двух солнечных отражателей; мо- дуля реактивных двигателей. Наведение пе- редающей антенны на Землю осуществляет- ся ориентацией станции в орбитальной си- стеме координат. Солнечные отражатели крепятся к фермам с помощью шарнирных соединений. Направление отраженных лу- чей Солнца на фотопреобразователи при движении станции по орбите достигается соответствующей ориентацией отражате- лей относительно комбинированной панели. Для математического описания движения станции ее удобно представить в виде систе- мы связанных тел [10]. Система состоит из набора твердых и упругих тел Tc, Ti, Ti1 (i = 1, 2, 3) , моделирую- щих фермы, отражатели, антенны и двигате- ли. Уравнения движения СЭКБ относитель- но центра масс могут быть представлены, например, в следующем виде: , (4) где — вектор абсолютной угловой скоро- сти СКЭБ; Θ — тензор инерции станции в полюсе O; Θ . — тензор, компоненты которого равны производным по времени от соответ- ствующих компонент Θ; — главный мо- мент относительных количеств движения относительно полюса O; — вектор, проек- ции которого на оси, связанные с несущим телом, равны производным по времени от проекций на них вектора ; — главный момент относительно полюса O всех актив- ных сил. Тензор инерции станции может быть за- писан в следующем виде: ⎡ ⎤Θ = − − +⎣ ⎦ ⎡ ⎤+ − +⎣ ⎦∫ ( ) ( ) c T cm cm cm cm T c c c c c m M r r E r r r r E r r dm = ⎡⎡ ⎤+ − +⎣ ⎦⎣ ⎡+ + + −⎣ ⎤− + + +⎦ ∑ 3 1 1 1 1 1 1 ( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) T i i i i i i i i i i i i T i i i i i i i l l E l l m l C l l C l E l C l l C l m ( ) ( )( ) (2 ( )) ( ) ( ) i T i i i i i i m T T i i i i i i i i i i r r E C r C r l C r E l C r C r l dm ⎡+ − +⎣ ⎤+ − − +⎦ ∫ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ( ) ( )( ) 2( )( ) i T i i i i i i i i m i i i i i i r r E C C r C C r l C l C C r E ⎡+ − +⎣ + + − ∫ 1 1 1 1 1 1 1 ( )( ) ( )( ) , T i i i i i i T i i i i i i i l C l C C r C C r l C l dm − + − ⎤⎤− + ⎦ ⎦ где rcm — вектор, соединяющий начала си- стем координат Ocxcyczc и Oxyz ; li — векто- ры, соединяющие начала систем коорди- нат Oi xi yi zi и Oi1 xi1 yi1 zi1 ; li1 – вектор, соеди- няющий начала систем координат Ocxcyczc и (5) 34 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Oi xi yi zi ; dmc , dmi, dmi1 — массы элементов тел Tc , Ti , Ti1 соответственно; rc , ri , ri1 — радиусы-векторы, задающие положение то- чек тел системы относительно начал систем координат Ocxcyczc , Oi xi yi zi , Oi1 xi1 yi1 zi1 соот- ветственно; mc , mi , mi1 — массы тел Tc , Ti , Ti1 соответственно; E — единичная матрица. Кинематические соотношения, связываю- щие производные углов ориентации с про- екциями угловой скорости станции на оси орбитальной системы координат (ОСК), за- писываются таким образом [10]: , где ωco — вектор угловой скорости СЭКБ от- носительно ОСК, который определяется выражением: ωco = ω – Tco ωoi , (6) где Tco — матрица перехода от ОСК к связан- ной системе координат; ωoi — вектор угло- вой скорости ОСК относительно инерци- альной системы координат. На угловое движение станции (соотноше- ния (4)–(6)), находящейся на геостационар- ной орбите, преобладающее влияние оказы- вают гравитационное поле Земли, солнеч- ное давление, а также электромагнитное излучение от передающей антенны. Эти воз- мущающие воздействия вычисляются в со- ответствии с известными методиками. Управляющие воздействия формируются следующим образом: где θ11, θ22, θ33 — диагональные элементы тен- зора инерции станции Θ; Ωr — верхняя гра- ница полосы пропускания регулятора. Использованный подход дает возмож- ность распространить полученные результа- ты на электростанции различных конфигу- раций. Такие модели позволяют исследовать различные режимы управляемого и не- управляемого движения таких станций и на этой основе выбрать проектные парамет- ры, обеспечивающие режимы эксплуатации платформы, оптимальные по заданным кри- териям, например по эффективности. Транспортные задачи создания КПК. Перемещение на орбиту модулей станции и монтажно-сборочных элементов являет- ся одной из критических технологий, ко- торые сдерживают развитие орбитальных промышленных производств. Это связано с высокой стоимостью выведения грузов на орбиту, а также с недостаточной надеж- ностью ракетной техники [9, 11]. Поэтому, наряду со сложившимся технологическим циклом транспортировки грузов на орбиту с помощью ракет-носителей, большой ин- терес представляют также новые подходы к транспортным космическим операциям. К таковым, в частности, относятся технологии, основанные на использовании протяжен- ных космических тросовых систем (КТС). Развитие теории КТС сегодня находится на стадии завершения фундаментальных исследований и перехода к решению прак- тических задач, одной из которых является транспортная проблема. Для спуска грузов с орбиты без приме- нения ракетных двигателей необходимы отработанные технологии развертывания тросовых соединений [12], а также обеспе- чение малых колебаний системы относи- тельно местной вертикали [13]. Кроме того, для перемещения грузов на различные ор- биты нужно отработать системы управле- ния длиной связи [14]. Проводящие тросы, взаимодействующие с магнитным полем и ионосферой Земли, за счет использования части кинетической энергии орбитального движения системы, позволяют вырабаты- вать электроэнергию и использовать ее для поддержания и корректировки высоты ор- биты без затрат рабочего тела [15]. Расче- ты показывают, что электродинамическая тросовая космическая система (ЭДКТС) массой около 2% от массы космического аппарата дает возможность в течение не- скольких месяцев осуществить спуск ап- парата с орбиты [16]. 35ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Большинство проектов по созданию ЭДКТС базируются на использовании ра- диальных систем. Однако для этой цели можно применять и вращающиеся системы. Так, вращающаяся в магнитном поле КТС, подобная диполю Герца, может генерировать переменный ток в отдельном проводнике [17]. Таким образом, можно реализовать ЭДКТС в вакууме без создания замкнутого контура тока в ионосфере и необходимой для этого аппаратуры, а также на более вы- соких орбитах. Натурные экспериментальные исследо- вания по разработке систем увода пред- полагается проводить на малых ЭДКТС, концевыми телами которых являются ми- ниатюрные спутники. Соответствующие проекты носят названия NanoTerminator™ (концевые тела — пикоспутники стандарта CubeSat [18]) и Micro-EDOARD [19]. Хорошие перспективы имеют КТС с ис- пользованием эффекта резонансных колеба- ний тросовой системы за счет соответствую- щего изменения длины троса с требуемой частотой и амплитудой («эффект качели») [14]. На этой основе может быть создан так называемый несинхронный космический лифт, который позволит перемещать грузы с одной точки космического пространства в другую и обеспечивать необходимую ско- рость движений этого груза. Наиболее грандиозным проектом, еще не- давно казавшимся фантастическим, явля- ется синхронный космический лифт. В его основе лежит трос, протянутый из некото- рой точки в плоскости экватора до орбиталь- ной станции таким образом, чтобы его центр масс находился на геостационарной орбите. Такой трос служит для перемещения грузов на заданную орбиту. Создание космического лифта оценивается в 7–12 млрд долл. США. НАСА уже финансирует соответствующие разработки американского Института науч- ных исследований, включая создание подъ- емника, способного самостоятельно дви- гаться по тросу. Космический лифт будет экономически оправдан в том случае, если можно будет производить в промышленных масштабах и за разумную цену трос, по плот- ности сравнимый с графитом, прочностью около 65–120 ГПа. Для сравнения: прочность стали составляет от 1 до 5 ГПа, кевлара — 2,6–4,1 ГПа, кварцевого волокна — 20 Гпа и выше. Теоретическая прочность алмазных волокон может быть немногим выше, а вот прочность углеродных нанотрубок должна превышать 120 ГПа [20]. В настоящее время работы по созданию материалов из углерод- ных нанотрубок еще не вышли за пределы лабораторий. Тем не менее, прогнозируется, что их промышленное производство будет налажено в течение ближайших 10–15 лет [21]. Такой прогноз придает проекту по раз- работке космического лифта реалистические очертания. Космические антенны и антенные реф- лекторы. Это еще один функционально не- обходимый вид модулей космических плат- форм. Основной их особенностью является необходимость поддержания формы при емо- передающих и отражающих поверхностей больших размеров. Из устройств космиче- ского применения, принцип действия кото- рых основан на наличии большой отражаю- щей поверхности, в первую очередь следу- ет назвать крупногабаритные космические рефлекторы — спутниковые антенны и кос- мические радиотелескопы, а также пленоч- ные отражатели и концентраторы солнечно- го излучения. Потребность в улучшении технических характеристик таких устройств определяется развитием спутниковой связи, радиоастрономии, гелиоэнергетики, задача- ми изучения Луны и планет Солнечной си- стемы, исследованием дальнего космоса. При создании космических систем раз- личного технического назначения перспек- тивным конструктивным решением являет- ся вариант закрепления отражающей по- верхности на сетчатом каркасе. При этом предъявляются достаточно жесткие требо- вания в отношении точности реализации отражающей поверхности, что определяет актуальность задачи управления формой каркаса [23]. Таким образом, увеличение размеров космических рефлекторов требует 36 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ проведения дополнительных теоретических и практических исследований, основные трудности которых связаны с ограничения- ми на транспортные размеры груза, выводи- мого на орбиту. Поэтому для создания раз- вертываемых или наращиваемых конструк- ций необходима доработка существующих и поиск новых конструктивных решений. В данном аспекте одним из наиболее пер- спективных решений является вантовый каркасно-опорный тип конструкций. В реф- лекторах этого типа отражающая поверх- ность (сетка или пленка) закрепляется на сетчатом каркасе, заданная форма которого обеспечивается при помощи вантовой си- стемы натяжения. Одним из преимуществ такого типа конструкции является возмож- ность реализации как пассивных (в основ- ном используемых в настоящее время), так и активных алгоритмов управления формой отражающей поверхности. Целесообразность разработки последних кажется достаточно аргументированной в свете существующих тенденций к увеличению размеров рефлек- торов, сроков их эксплуатации, ужесточе- нию требований к радиотехническим харак- теристикам систем. Актуальность математического экспери- мента применительно к конструкциям рас- сматриваемого класса очевидна. Большие геометрические размеры (по сравнению с традиционными космическими аппаратами), техническая сложность и высокая стоимость систем определяют исключительную важ- ность имитационного моделирования раз- личных режимов их функционирования на самых ранних стадиях разработки, так как проведение натурных наземных эксперимен- тов сопряжено с известными трудностями. Космические манипуляторы. Эти уст- ройства служат для выполнения локальных транспортных операций, а также для реше- ния различных технологических задач, обу- словленных промышленным циклом. Основ- ные особенности манипулятора как объекта управления: • подвижность основания манипулятора в инерциальном пространстве; • малая масса манипуляционного меха- низма по сравнению с массами орбитально- го комплекса (ОК) и полезного груза (ПГ); • конечная жесткость звеньев и редук- торов; • малая мощность двигателей приводов степеней подвижности. В силу таких допущений количество дви- жения и момент количества движения систе- мы ОК – манипулятор – ПГ неизменны [24]: (7) где m1, m2 — массы ОК и ПГ соответственно; J1, J2 — тензоры инерции относительно цен- тра масс ОК и ПГ соответственно; r1, r2 — радиусы-векторы центров масс ОК и ПГ соответственно относительно инерциаль- ного базиса с началом в центре масс систе- мы ОК – манипулятор – ПГ; V1, V2 — линей- ные скорости центров масс ОК и ПГ соот- ветственно относительно того же базиса; ω1, ω2 — угловые скорости ОК и ПГ соот- ветственно относительно того же базиса; C — постоянный вектор, определяемый на- чальным положением и начальными скоро- стями ОК и ПГ, O — нулевой вектор соот- ветствующей размерности. В принятых обобщенных координатах уравнения динамики системы ОК – мани- пулятор – ПГ имеют вид: (8) где , — векторы, элементы которых соот- ветственно первые и вторые производные по времени от элементов вектора X; A(X) и B(X, , C ) — матрицы, элементы которых зависят от элементов соответствующих век- торов; M = �M1, M2,... M6� T — вектор моментов, создаваемых приводами в соответствующих шарнирах. Отличительной особенностью системы (8) является учет подвижности основания манипулятора без увеличения порядка дифференциальных уравнений. При движении рассматриваемой механи- ческой системы по некоторой заданной опорной траектории, определяемой извест- ными законами изменения во времени обоб- 37ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ щенных координат X(t) = �x1(t), x2 (t), ... x6 (t) � T, элементы матрицы A(X(t)) = A(t) также яв- ляются известными функциями времени. При этом законы изменения во времени управляющих моментов M(t) = �M1(t), M2(t), ... M6(t)� T полагаются такими, которые обе- спечивают заданное движение. Отмеченная малая мощность электромеханических при- водов степеней подвижности является пред- посылкой использования метода «заморо- женных» параметров, т.е. полагается, что элементы матрицы A(t) изменяются медлен- но по сравнению с длительностью переход- ных процессов в приводах, и тогда система (8) может быть описана как стационарная на отдельных временных интервалах — в окрестности соответствующих точек опор- ной траектории. Система (8), линеаризован- ная в окрестности этих точек как положений равновесия, будет иметь вид: (9) где элементы матрицы A постоянны и опре- деляются выбранной точкой опорной тра- ектории, т.е. некоторой конфигурацией си- стемы ОК — манипулятор — ПГ; — вектор отклоне- ний обобщенных координат от значений, соответствующих рассматриваемой точке опорной траектории. Уравнения (9), дополненные известными уравнениями приводов на базе электродви- гателей постоянного тока [24], представля- ют собой описывающую объект управления систему линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициента- ми, поэтому для синтеза исполнительной системы могут быть использованы хорошо разработанные методы линейной теории ре- гулирования. Однако, приведение указан- ным способом системы уравнений (7) к виду (9) требует априорного задания опорной траектории, что в рассматриваемом случае связано с затруднениями ввиду потенциаль- ного многообразия режимов движения. Дан- ная проблема решается, например, на основе методов оптимизации законов управления по заданному критерию. Это может быть по- казатель точности позиционирования, по- требляемая энергия или иные критерии, определяемые характером конкретной про- изводственной задачи. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В статье рассмотрены некоторые резуль- таты исследований и даны оценки перспек- тив в решении проблем, связанных с созда- нием крупногабаритных технологических платформ космического базирования. Все они различаются по глубине изучения от- дельных базовых элементов и локальных научных задач, технологической проработ- ке, предполагаемому сроку до момента их технической реализации, объему опыта от- работки и эксплуатации отдельных элемен- тов и модулей. Тем не менее, с достаточной степенью уверенности можно утверждать, что развитие космической техники в этом направлении неизбежно. В дальнейшем ме- нее изученные проблемы будут исследо- ваться опережающими темпами, а скорость наращивания технологического потенциала для условий околоземного и окололунного пространства будет возрастать. Авторы не претендуют на полный охват всех проблем, задач и известных на сегодня результатов данного научно-технического направления, однако надеются на плодо- творную дискуссию в научных, инженерных и общественных кругах, которая, по их мне- нию, является необходимым элементом формирования прогрессивной парадигмы развития космического сегмента промыш- ленных технологий с учетом современных глобальных процессов эволюции земной цивилизации. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Горбулин В.П., Мейтарчан В.Г. О методе расчета больших космических конструкций // Докл. АН Украины. — 1994. — № 4. — С. 51–56. 2. Алпатов А.П. Подвижное управление механичес- кими системами. — К.: Наук. думка, 1998. — 246 с. 3. Горбулін В.П., Павловський М.А. Методика дослі- дження коливань великих космічних конструкцій: метод. посіб. — К.: КПІ, 1992. 38 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 4. Демонис И.М., Петрова А.П. Материалы ВИАМ в космической технике. — М.: ВИАМ, 2011. 5. Хорольский П.П. Оценка объема используемо- го сотового заполнителя в конструкциях ракет- носителей мирового парка // Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-кос- мической техники: матер. 5 науч.-техн. конф. — Днепропетровск: НИКЕ, 2013. — С. 249–253. 6. Jenkins H.M. Gossamer Spacecraft: Membrane and Inflatable Structures Technology for Space. — AIAA, 2001. — 586 р. 7. Волошенюк О.Л., Храмов Д.А. Оценка возможно- стей столкновения космических тросовых систем с объектами космического мусора // Техн. меха- ника. — 2008. — № 1. — С. 21–30. 8. Forward R.L., Hoyt R.P. Failsafe multistrand tether SEDS technology // Tether in Space: Рroc. 4th Int. Conf. — Washington, 1995. — P. 1151–1159. 9. Горбулин В.П., Кушнарев О.П. Модели прогнозирова- ния технико-экономических показателей РК и выбо- ра оптимальной стратегии их отработки // Космиче- ская наука и технология. — 2012. — № 5. — С. 66–74. 10. Хорошилов С.В. Управление ориентацией солнеч- ной электростанции космического базирования с использованием наблюдателя для расширенного вектора состояния // Техн. механика. — 2011. — № 3. — С.117–125. 11. Bolonkin А.А. Non-Rocket Space Launch and Flight. — Elsevier, 2006. — 488 p. – http://www. scribd.com/doc/24056182. 12. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. — М.: Наука, 1990. — 329 с. 13. Rupp Ch.C. Flight data from the first and second flights of the Small Expendable Deployer System (SEDS) // Tether in Space: Рroc. 4th Int. Conf. — Washington, 1995. — P. 133–148. 14. Пироженко А.В. Управление движением связ- ки двух тел в гравитационном поле изменением длины связи // Космические исследования. — 1992. — Т. 30, № 4. — С. 473–482. 15. Алпатов А.П., Гребенкин Ф.Н., Мищенко А.В. и др. Электродинамическая тросовая космическая сис- тема увода космических аппаратов с орбит: иссле- дование на наноспутниках // Вісн. Дніпропетр. ун-ту. — 2006. — № 2/2. — С. 5–10. 16. Forward R.L., Hoyt R.P., Uphoff C.W. Terminator tether: a spacecraft deorbit device // J. Spacecraft and Rockets. — 2000. — V. 37, № 2. — P. 187–196. 17. Алпатов А.П., Пироженко А.В., Храмов Д.А. Ре- зонанс тросовой системы гравитационной стаби- лизации спутника // Техн. механика. — 2005. — № 2. — С. 90–98. 18. Voronka N.R. Technology demonstrator of a standard- ized deorbit module designed for CubeSat and rock- etpod applications // Small Satellites: Proc. 19th An- nual AIAA/USU Conf. (August 2005, Logan, India). 19. Tortora P., Somenzi L., Iess L., Licata R. Small mission design for testing in-orbit an electrodynamic tether deorbiting system // J. Spacecraft and Rocket. — 2006. — V. 43, N 4. — P. 883–892. 20. http://teacher.msu.ru/upload/school/proforientir/ chem/carbon/carbon-present.pdf. 21. Edwards B.C. Design and deployment of a space elevator // Acta Astronautica. — 2000. — V. 47, N 10. — P. 735–744. 22. http://en.wikipedia.org/wiki/Tether_propulsion. 23. Alpatov A.P., Gusynin V.P., Byelonozhko P.P. et al. Shape control of large reflecting structures in space // IAC-11.C2.3.6. 24. Алпатов А.П., Белоножко П.А., Белоножко П.П. и др. Особенности синтеза системы управления космическим манипулятором // Актуальные про- блемы авиационных и аэрокосмических систем. — 2010. — Т. 15, № 2. — С. 38–57. А.П. Алпатов 1, В.П. Горбулін 2 1 Інститут технічної механіки НАН України і ДКА України вул. Лешко-Попеля, 15, Дніпропетровськ, 49005, Україна 2 Президія Національної академії наук України вул. Володимирська, 54, Київ, 01030, Україна КОСМІЧНІ ПЛАТФОРМИ ДЛЯ ОРБІТАЛЬНИХ ПРОМИСЛОВИХ КОМПЛЕКСІВ: ПРОБЛЕМИ І ПЕРСПЕКТИВИ Розглянуто тенденції розвитку космічної техніки для створення технологічного потенціалу в навколо- земному й навколомісячному просторі. Оцінено проблеми і перспективи, пов'язані з розробленням ве- ликогабаритних технологічних платформ космічного базування. Проаналізовано питання визначення структури технологічних платформ космічного базу- вання, службових систем, з’єднувальних і комуніка- ційних систем. Наведений у статті комплекс завдань відображує проблеми формування прогресивної пара- дигми розвитку космічного сегмента промислових технологій у контексті сучасних глобальних процесів еволюції земної цивілізації. Ключові слова: космічна платформа, орбітальний промисловий комплекс, проектування, керування, стій- кість, матеріали, конструкція, технологічний модуль. 39ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 12 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ А.P. Alpatov 1, V.P. Gorbulin 2 1 Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine 15 Leshko-Popel St., Dnipropetrovsk, 49005, Ukraine 2 Presidium of the National Academy of Sciences of Ukraine 54 Vladimirska St., Kyiv, 01030, Ukraine ORBITAL SPACE PLATFORMS FOR INDUSTRIAL COMPLEX: PROBLEMS AND PROSPECTS The problems of the development of space technology to build technological capacity in the near-Earth and near-Moon space are discussed. The evaluation of the problems and prospects associated with the development of large space-based technological platforms is made. Among the issues discussed the determination of the structure of space-based technological platforms, control systems, connection and communication systems are con- sidered. A set of tasks related to the problem of forming a progressive paradigm of the industrial technological space segment with current accounting of global proc- esses of human civilization evolution is presented in the article. Keywords: space platform, orbital industrial complex, design, management, sustainability, materials, process module.

Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы

Institution

Ähnliche Einträge