Моделирование поля микроускорений в защищенной зоне виброзащитных устройств для реализации гравитационно-чувствительных процессов на борту малого космического аппарата технологического назначения

В работе построены модели поля микроускорений в защищенной зоне различных виброзащитных устройств. Рассмотрена автоматическая поворотная платформа и виброзащитное устройство на магнитном принципе работы. Проведено численное моделирование для платформы малого космического аппарата (МКА) типа «Аист-2». Сделаны выводы о возможности применения виброзащитных устройств при проведении гравитационно-чувствительных процессов на борту МКА технологического назначения. Полученные результаты могут быть использованы при анализе удовлетворения условий по микроускорениям.

1. Ёлкин К. С., Иванов А. И., Незнамова Л. О., Прудкогляд В. О. Перспективы создания вакуумных и гравитационно-чувствительных технологий, использующих условия космического полета на околоземных орбитах. Исследование гравитационно-чувствительных явлений на борту отечественных космических аппаратов / под общ. ред. К. С. Ёлкина. Москва: ЗАО НИИ ЭНЦИТЕХ, 2013. 306 с.

2. Лобыкин А. А. Методы улучшения микрогравитационной обстановки на борту автоматического космического аппарата, предназначенного для микрогравитационных исследований // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. № 2. С. 84–91.

3. Седельников А. В. Проблема микроускорений: от осознания до фрактальной модели. Москва: РАН. Избранные труды Российской школы, 2012. 277 с.

4. Sedelnikov A. V., Taneeva A. S. Dynamic characteristics modeling of rotary platform installed on board of a small spacecraft // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2182. DOI: 10.1088/1742-6596/2182/1/012061.

5. Dong W., Duan W., Liu W. [et al.]. Microgravity disturbance analysis on Chinese space laboratory // npj Microgravity. 2019. Vol. 5 (1). DOI: 10.1038/s41526-019-0078-z.

6. Sedelnikov A. V., Eskina E. V., Taneeva A. S. [et al.].The problem of ensuring and controlling microaccelerations in the internal environment of a small technological spacecraft // Journal of Current Science and Technology. 2023. Vol. 13, № 1. Р. 1–11. DOI:10.14456/jcst.2023.1

7. Qu Z., Zhang G., Meng Z. Attitude Maneuver and Stability Control of Hyper-Agile Satellite Using Reconfigurable Control Moment Gyros // Aerospace. 2022. Vol. 9, № 6. DOI: 10.3390/aerospace9060303.

8. Sedelnikov A. V., Salmin V. V. Modeling the disturbing effect on the Aist small spacecraft based on the measurements data // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 1300. DOI: 10.1038/s41598-022-05367-9.

9. Taneeva A. S., Lukyanchik E. S., Khnyryova V. V. Modeling the dependence of the specific impulse on the temperature of the heater of an electrothermal micro-motor based on the results of its tests // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2096, № 1. DOI: 10.1088/1742-6596/2096/1/012059.

10. Овчинников М. Ю., Пеньков В. И., Ролдугин Д.С. [и др.]. Магнитные системы ориентации малых спутников. Москва: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. 366 с.

11. Магнитные исполнительные органы. URL: https://sputnix.ru/ru/priboryi/pribory-microsputnik/ispolnitelnyie-organyi-sistemyi-orientaczii-stabilizaczii-i-navigaczii/magnitnieispolnitelnie-organi (дата обращения: 30.04.2023).

12. Sedelnikov A. V., Orlov D. I., Khnyryova E. S. [et al.]. Using the -Bdot Algorithm to Reduce the Angular Velocity of Rotation for the Aist Small Spacecraft Pilot Model // Advances in Transdisciplinary Engineering. 2022. Vol. 24. P. 239–249. DOI: 10.3233/ATDE220444.

13. McDowell J. C. The Low Earth Orbit Satellite Population and Impacts of the SpaceX Starlink Constellation // The Astrophysical Journal Letters. Vol. 892, № 2. L 36. DOI: 10.3847/2041-8213/ab8016.

14. Лейферов Б. М., Цуцманова Н. А. Выращивание полупроводниковых кристаллов в космосе. URL: https://thepresentation.ru/astronomiya/vyrashchivaniepoluprovodnikovyh-kristallov-v-kosmose (дата обращения: 30.04.2023).

15. Akulenko L. D., Bolotnik N. N., Borisov A. E. [et al.]. Orientation control of an object on a rotating base by using a twostage electric drive // Journal of Computer and Systems Sciences International. 2019. Vol. 58, № 6. P. 829–843. DOI: 10.1134/S1064230719060029.

16. КОМО. Определение поля микроускорений в области полезной нагрузки автоматической поворотной виброзащитной платформы «Флюгер» при различных режимах управления в условиях микрогравитационной обстановки на МКС. URL: https://tsniimash.ru/science/scientific-experimentsonboard-the-is-rs/cnts/experiments/komo/ (дата обращения: 30.04.2023).

17. Болотник Н. Н., Корнеев В. А. Анализ предельных возможностей противоударной изоляции при кратковременных внешних воздействиях // Нелинейная динамика. 2015. Т. 11, № 1. С. 147–168.

18. Борисов А. Е., Емельянов Г. А. Параметрическая оптимизация системы управления автоматической поворотной виброзащитной платформы для микрогравитационных исследований // Космонавтика и ракетостроение. 2013. № 3. С. 147–155.

19. Owen R. G., Jones D. I., Owens A. R. [et al.]. Integration of a microgravity isolation mount within a Columbus single rack // Acta Astronautica. 1990. Vol. 22. P. 127–135. DOI: 10.1016/00945765(90)90013-B.

20. Левтов В. Л., Романов В. В., Иванов А. И. [и др.]. Результаты лётно-космических испытаний виброзащитной платформы ВЗП-1К // Космические исследования. 2001. T. 39, № 2. С. 136–147.

21. Sedelnikov A. V., Taneeva A. S. Dynamic characteristics modeling of rotary platform installed on board of a small spacecraft // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2182. 012061. DOI: 10.1088/1742-6596/2182/1/012061.

22. Carter S. D., Bastin P. H. Vibration isolation mounting system. US Patent 5419528; filed May 13th, 1993; published May 30th, 1995.

23. Wang A., Wang S., Xia H. [et al.]. Dynamic Modeling and Control for a Double-State Microgravity Vibration Isolation System // Microgravity Science and Technology. 2023. Vol. 35, № 1. DOI: 10.1007/s12217-022-10027-8.

24. Wu Q., Liu B., Cui N. [et al.]. Tracking Control of a Maglev Vibration Isolation System Based on a High-Precision Relative Position and Attitude Model // Sensors. 2019. Vol. 19. 3375. DOI: 10.3390/s19153375.