Наука, техника, изобретения

Техника

наука

Космонавтика

оглавление

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОСМОНАВТИКИ В МИРЕ

СОСТОЯНИЕ И РАЗВИТИЕ ОРБИТАЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

Основные направления развития орбитальных средств

Новые технологии, носящие революционный характер, существенным образом повлияют на облик, характеристики и стоимостные показатели орбитальных средств XXI в.

Эксперты выделяют следующие основные направления, определяющие разработки перспективных КА.

1. Бортовая обработка, источники питания, средства связи. Новые принципы использования КА, заключающиеся в оплате потребителями услуг только тогда, когда они ими пользуются, повлекли за собой необходимость создания бортовых средств обработки сигналов для осуществления фильтрации и маршрутизации данных, а также для их восстановления на борту КА. В ближайшие 10...15 лет ожидается крупный прорыв в области обработки данных на борту КА. В его основе лежат успехи в вычислительной технике.

Для увеличения энерговооруженности КА предполагается использовать усовершенствованную технологию создания маховиков, которые можно будет использовать в высокоресурсных системах энергоснабжения и в устройствах накопления энергии. Исследуются возможности повышения КПД солнечных элементов до значений, близких к теоретическому пределу (37...40 %).

В области связи важным направлением является разработка фазированных антенных решеток (ФАР) с электронным управлением диаграммой направленности и изменяемой конфигурацией. Снижение стоимости ФАР при этом предполагается обеспечить сочетанием предъявляемых требований и полученных достижений в конструировании антенн, производстве материалов и полупроводниковых приборов.

2. Силовые установки. Электроракетные ДУ (ЭРДУ) дают возможность использовать намного меньший запас топлива по сравнению с традиционными химическими системами. Однако их применение для других целей,кроме обеспечения ориентации и стабилизации, ограничивается низким уровнем тяги. Повышение уровня тяги ЭРДУ, ожидаемое в ближайшие годы, позволит использовать их для межорбитальных переходов. Так, при мощности бортового источника питания 50 кВт перевод спутника связи с помощью ЭРДУ с низкой орбиты на геостационарную займет менее одного месяца.

3. Миниатюризация. Успехи в области микроминиатюризации элементной базы космической техники позволят значительно уменьшить массу как целевой аппаратуры, так и обеспечивающих систем. Так, масса системы ориентации за период 1980-2020 гг. сократится, как это видно из рис., практически на порядок.

Изменение массы системы ориентации КА за период 1980-2020 гг., кг

На рис. показано изменение массы конструкции КА относительно общей массы КА.

Изменение массы конструкции относительно общей массы КА, %

Стремление к снижению массогабаритных характеристик в обозримой перспективе будет присуще развитию орбитальных средств, размещаемых на низких и средних орбитах. Рассматривается возможность создания систем с распределенными параметрами на основе использования большого числа микроспутников (масса 10...100 кг) и наноспутников (масса до 10 кг), а в более отдаленной перспективе (2010-2020 гг.) - на основе спутников массой примерно 1 кг.

4. Надувные конструкции. Они могут повысить степень миниатюризации (путем размещения КА в небольшие контейнеры для снижения стоимости запуска) и одновременно дают возможность размещения в космосе огромных конструкций размерами до 300 м.

5. Оптические системы. Использование оптических или лазерных средств межспутниковой связи позволит повысить скорость передачи данных до уровня 0,5 Гбит/с. Кроме точности наведения луча, серьезных преград для использования лазерной связи между К А не существует.

6. Робототехника. Ведутся разработки группировок робототехнических КА. Такие КА смогут устанавливать связь между собой, собирать информацию, выполнять различные операции без вмешательства человека, в том числе производить ремонт.