31 октября на факультете космических исследований состоялся семинар Научно-образовательной школы «Космос» с отчетами руководителей по двум грантам школ МГУ.
С результатами исследований по гранту 23-Ш01−02 «Комплексные исследования нового класса космических аппаратов для ультранизких орбит, использующих исключительно возобновляемые ресурсы» выступили его соруководители: д.т.н. А. С. Филатьев (факультет космических исследований) и д.ф.-м.н. Е. А. Кралькина (физический факультет).
Освоение ультранизких орбит (УНО) высотой 120−200 км для Земли позволит на порядок снизить сегодняшние затраты на мониторинг Земной поверхности и космическую связь. Однако, реализация таких полетов требует решения нетрадиционных для КА проблем, в первую очередь, преодоление заметного аэродинамического сопротивления, из-за которого срок активного существования КА на таких орбитах исчисляется днями или часами. Наиболее эффективное решение проблемы обещают воздушные электрореактивные двигатели (ВЭРД), использующие окружающую атмосферу в качестве топлива.
А.С. Филатьев выделил необходимые физические условия удержания КА на УНОО и привел новые результаты комплексной оптимизации ВЭРД, КА, солнечных батарей и параметров орбиты. Он отметил возможность заметного ослабления требований к ВЭРД за счет использования эллиптических орбит; показал, что оптимальный учет влияния ветра на этих высотах позволяет на 10−20% снизить энергетические потери КА с ВЭРД для Земли и, особенно, для Марса. Обоснована важность организации управления скоростью истечения плазмы из ВЭРД. Показан пример конструкторской документации, разработанный по результатам комплексной оптимизации, на экспериментальный образец ВЭРД с накальным катодом.
В содокладе по Проекту Е. А. Кралькина рассказала о достигнутых заметных успехах в совершенствовании безкатодных ВЭРД. Разработана физико-математической модель высокочастотного (ВЧ) индуктивного разряда в ионизационной камере (ИК) двигателя, учитывающая кинетику элементарных процессов в плазме азота и кислорода низкого давления, а также их смеси с инертными газами с учетом потерь ВЧ мощности во внешней цепи разряда. Обосновано значительное повышение эффективности такого типа двигателей за счет создания в ИК внешнего магнитного поля. Проведены эксперименты с созданным прототипом ВЧ индуктивного ВЭРД.
Отчет о проведенных исследованиях по гранту 23-Ш01−07 «Исследования взаимодействия потока ионосферной плазмы с элементами космических аппаратов в средних слоях термосферы для оптимизации аэродинамической формы, внутреннего тракта двигателя и управления движением» представил соруководитель гранта к.ф.-м.н. А. Н. Якунчиков (механико-математический факультет). При выполнении Проекта получено приближенное аналитическое решение задачи оптимизации аэродинамической формы КА. С использованием разработанного ранее метода событийного молекулярно-динамического моделирования были решены задачи внешнего обтекания КА в нескольких вариантах геометрии и проведено моделирование течения в узких каналах воздухозаборника.
Представленные результаты вызвали большой интерес и горячую дискуссию участников семинара. Исполнение плана работ по грантам было признано успешным. Одобрены также планы дальнейших исследований.
С результатами исследований по гранту 23-Ш01−02 «Комплексные исследования нового класса космических аппаратов для ультранизких орбит, использующих исключительно возобновляемые ресурсы» выступили его соруководители: д.т.н. А. С. Филатьев (факультет космических исследований) и д.ф.-м.н. Е. А. Кралькина (физический факультет).
Освоение ультранизких орбит (УНО) высотой 120−200 км для Земли позволит на порядок снизить сегодняшние затраты на мониторинг Земной поверхности и космическую связь. Однако, реализация таких полетов требует решения нетрадиционных для КА проблем, в первую очередь, преодоление заметного аэродинамического сопротивления, из-за которого срок активного существования КА на таких орбитах исчисляется днями или часами. Наиболее эффективное решение проблемы обещают воздушные электрореактивные двигатели (ВЭРД), использующие окружающую атмосферу в качестве топлива.
А.С. Филатьев выделил необходимые физические условия удержания КА на УНОО и привел новые результаты комплексной оптимизации ВЭРД, КА, солнечных батарей и параметров орбиты. Он отметил возможность заметного ослабления требований к ВЭРД за счет использования эллиптических орбит; показал, что оптимальный учет влияния ветра на этих высотах позволяет на 10−20% снизить энергетические потери КА с ВЭРД для Земли и, особенно, для Марса. Обоснована важность организации управления скоростью истечения плазмы из ВЭРД. Показан пример конструкторской документации, разработанный по результатам комплексной оптимизации, на экспериментальный образец ВЭРД с накальным катодом.
В содокладе по Проекту Е. А. Кралькина рассказала о достигнутых заметных успехах в совершенствовании безкатодных ВЭРД. Разработана физико-математической модель высокочастотного (ВЧ) индуктивного разряда в ионизационной камере (ИК) двигателя, учитывающая кинетику элементарных процессов в плазме азота и кислорода низкого давления, а также их смеси с инертными газами с учетом потерь ВЧ мощности во внешней цепи разряда. Обосновано значительное повышение эффективности такого типа двигателей за счет создания в ИК внешнего магнитного поля. Проведены эксперименты с созданным прототипом ВЧ индуктивного ВЭРД.
Отчет о проведенных исследованиях по гранту 23-Ш01−07 «Исследования взаимодействия потока ионосферной плазмы с элементами космических аппаратов в средних слоях термосферы для оптимизации аэродинамической формы, внутреннего тракта двигателя и управления движением» представил соруководитель гранта к.ф.-м.н. А. Н. Якунчиков (механико-математический факультет). При выполнении Проекта получено приближенное аналитическое решение задачи оптимизации аэродинамической формы КА. С использованием разработанного ранее метода событийного молекулярно-динамического моделирования были решены задачи внешнего обтекания КА в нескольких вариантах геометрии и проведено моделирование течения в узких каналах воздухозаборника.
Представленные результаты вызвали большой интерес и горячую дискуссию участников семинара. Исполнение плана работ по грантам было признано успешным. Одобрены также планы дальнейших исследований.