РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, АЛГОРИТМА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕТЕОРОВ И КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

В статье рассмотрены существующие в космическом пространстве источники высокоскоростных тел и частиц естественного и искусственного происхождения, нарушающие безопасность функционирования космического аппарата. Приведены характеристики некоторых групп метеорных частиц и источников космического мусора, соударения с которыми могут предотвращаться изменением орбиты полета КА и созданием оптимальной защиты поверхности аппарата. Показано решение актуальной проблемы создания защиты космических аппаратов (КА), длительное время находящихся на околоземных орбитах, а также разработки алгоритма и программного обеспечения по оптимизации систем экранной защиты и уменьшению дополнительной массы. С помощью разработки алгоритмов и программного обеспечения для оптимизации массы многоэлементной защиты базовых моделей в виде куба и цилиндра (на языках Fortran и BUILDER-4) методом динамического программирования на множествах Парето решена задача по оптимизации экранной защиты поверхности КА. Кроме того, разработаны сервисные программы, обеспечивающие интерфейс расчетных программ и баз данных при работе с операционной системой Windows, и программы визуализации результатов оптимизации (программы построения диаграмм, гарантирующие наглядность расчетов).

метеоры, космический мусор, система защиты, космический аппарат, затраты массы на защиту, программное обеспечение

1. Christiansen E.L. Design and performance equations for advanced meteoroid and debris shields//International Journal of Impact. Engineering. 1993. Vol. 4. P. 93-104.

2. Reimerdes H.G., Wohlers W. Optimization of meteoroid and space debris protection systems//Third European Conference on Space Debris, Darmstadt, 2001. P. 655-660.

3. Галеев А.Г., Захаров Ю.В., Макаров В.П., Родченко В.В. Проектирование испытательных стендов для экспериментальной отработки объектов ракетно-космической техники. М.: Изд-во МАИ, 2014. 328 с.

4. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду: Справочное изд. М.: Изд-во «Анкил», 2000.

5. Струченков В.И. Динамическое программирование с использованием множеств Парето//Дискретный анализ и исследование операций. 2008. Т. 16, № 6. С. 58-62.

6. Струченков В.И. Методы оптимизации в прикладных задачах. Изд-во Солон Пресс. М., 2009.

7. Lupichev L.N., Savin A.V., Kadantsev V.N. Synergetics of Molecular Systems. Springer International Publishing Switzerland. 2015.

8. ГОСТ 25.645 128-85. Вещество метеорное. Модель пространственного распределения.

9. Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований. Под ред. Г.М. Полищука и К.М. Пичхадзе. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010.

10. Гофин М.Я. Жаростойкие и теплозащитные конструкции многоразовых аэрокосмических аппаратов. М.: ТФ «МИР», 2003.

11. Бирюков А.С., Макаров В.П., Маркачев Н.А., Леднев М.И., Викуленков А.В. Конструкция и прочность. Межорбитальный космический буксир «Фрегат». М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2012.

12. Ефанов В.В., Шевалев И.Л., Воронцов В.А., Моишеев А.А. Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ: Т. 1, 2013.

13. Галеев А.Г., Колесников А.В., Палешкин А.В., Родченко В.В. Проектирование испытательных стендов для тепловакуумных испытаний космических аппаратов. М.: Издательство МАИ, 2015.

14. Галеев А.Г., Золотов А.А., Родченко В.В., Галеев А.В. Планирование комплексной отработки сложных технических систем//Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2015. № 9. С. 76-85.

15. Грибанов В.Ф., Рембеза А.И., Голиков А.И. и др. Методы отработки научных и народно-хозяйственных ракетно-космических комплексов. М.: Машиностроение, 1995.

16. Кармишин А.В., Лиходед А.И., Паничкин Н.Г., Сухинин С.Н. Основы отработки прочности ракетно-космических конструкций. М.: Машиностроение, 2007.

17. Голиков Г.В., Леднев М.И., Лошаков В.А., Макаров В.П., Маркачев Н.А., Самков Г.А., Сельков А.С. Прочностные и кинематические испытания космического аппарата «Фобос-Грунт». Проект космической экспедиции. Научное издание в 2 томах. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2011.

18. Александровская Л.Н., Круглов В.И., Кузнецов А.Г. и др. Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем. М.: Логос, 2003.

19. Афанасьев В.А., Барсуков В.С., Гофин М.Я., Захаров Ю.В., Стрельченко А.Н., Шалунов Н.П. Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 1994.

20. Галеев А.Г., Золотов А.А., Перминов А.Н., Родченко В.В. Эксплуатация испытательных комплексов ракетно-космических систем. М.: Изд-во МАИ, 2007.

21. Глудкин О.П., Енгалычев А.Н., Коробов А.И., Трегубов Ю.В. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование. М.: Радио и связь, 1987.