| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Исследователи |
|||||
Миссии до 2012 г. |
Страница:
Космос станции,
Mars Global Surveyor (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5),
Mars Odyssey (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6, Part #7),
Разведчик MRO (Part #1.1, Part #1.2, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6, Part #7, Part #8),
Mars Express (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6),
Миссия Phoenix (Part #1, Part #2, Part #3.1, Part #3.2, Part #3.3, Part #3.4);
Фобос-Грунт (Part #1, Part #2, Part #3)
|
|
Марс - красная звезда
Фобос-Грунт КОНСТРУКЦИЯ АМС
'Фобос-Грунт' создавался на базе нового унифицированного многоцелевого модуля 'Флагман', предназначенного для решения ряда фундаментальных и прикладных задач планетарных исследований. АМС выполнена по сложной многоступенчатой схеме с последовательным отделением отработавших блоков и состоит из следующих компонентов: >> маршевая двигательная установка выведения со сбрасываемым блоком баков (СББ), предназначенная для формирования отлетной траектории, ее коррекций и выхода на начальную орбиту искусственного спутника Марса (ИСМ); >> переходная ферма (ПФ), внутри которой закреплен адаптер с китайским спутником 'Инхо-1'; >> перелетный модуль (ПМ), который является основным структурным и рабочим элементом АМС до момента старта с Фобоса; >> возвращаемый аппарат (ВА) для взлета с поверхности Фобоса, старта и перелета к Земле и формирования траектории входа спускаемого аппарата в атмосферу Земли; спускаемый аппарат (СА) для торможения в атмосфере и доставки на Землю герметичного контейнера с образцами грунта Фобоса.
Массовая сводка КА в последнем варианте не опубликована и восстановлена нами в максимально корректном виде по совокупности плохо стыкующихся между собой источников (табл.). Маршевая двигательная установка МДУ, выполненная на основе блока баков и двигателя разгонного блока 'Фрегат-СБ', состоит из главной двигательной установки и сбрасываемого бака. Все основные конструктивные элементы МДУ преемственны с разгонным блоком, прошедшим летные испытания при запусках КА 'Электро-Л' и 'Спектр-Р' (НК ?3 и ?8, 2011). Адаптация МДУ состояла в исключении собственной ги-дразиновой двигательной установки ориентации, стабилизации и обеспечения запуска, а также систем управления и энергопитания 'Фрегата-СБ'.
Главная ДУ имеет в своем составе по два бака горючего (НДМГ) и окислителя (АТ) с двумя дополнительными емкостями на каждом и два сферических приборных отсека. Сбрасываемый бак состоит из восьми торовых секторов, соединенных между собой цилиндрическими проставками. В нем имеется четыре бака компонентов, разделенные перегородками. ЖРД С5.92 имеет тягу 2016 кгс при удельном импульсе 331 сек в режиме большой тяги и 1411 кгс в режиме малой тяги. Разделяемая переходная ферма ПФ выполнена в виде двухъярусной конструкции, смонтированной на МДУ. Стыковка двух ярусов осуществляется с помощью системы разделения в виде восьми пироболтов и пружинных толкателей. Верхний ярус с помощью аналогичной системы разделения в верхнем сечении крепится к перелетному модулю. В верхнем сечении в восьми точках к ферме крепится адаптер китайского микроспутника. После завершения тормозного маневра при подлете к Марсу сначала отделяетя МДУ вместе с нижним ярусом, затем 'Инхо-1' и последним - верхний ярус фермы с адаптером. Перелетный модуль В состав перелетного модуля входят следующие основные системы: >- бортовой комплекс управления; >- бортовой радиокомплекс; >- антенно-фидерная система; >- система электроснабжения; >- система терморегулирования. В силовом отношении ПМ состоит из двух последовательно соединенных основных блоков - приборного отсека и двигательной установки. Приборный отсек выполнен по негерметичной схеме и геометрически представляет собой восьмигранную призму. Силовую основу отсека составляет каркас из восьми вертикальных силовых балок, объединенных профилями уголкового сечения в единую сварную конструкцию. На восьми гранях установлены трехслойные панели с тепловыми трубами для обеспечения теплового режима служебной и научной аппаратуры, которая размещается на этих панелях. Каркас приборного отсека также служит для размещения внешнего оборудования КА, в том числе панелей солнечных батарей, параболической антенны с двухстепенным приводом, манипулятора для забора грунта с поверхности Фобоса и грунтоперегрузочного устройства, а также посадочного устройства. Последнее представляет собой механическую систему из трех опор, которые через специальные кронштейны установлены на каркасе приборного отсека. Каждая опора состоит из амортизатора, подкоса и опорной пяты.
Четыре сферических бака (два бака окислителя и два бака горючего) блока баков ПМ связаны между собой цилиндрическими проставками. Весь блок баков с помощью восьми конических кронштейнов, приваренных к поверхности сферических баков, крепится к верхнему торцу балок каркаса ПМ болтовыми соединениями. В межбаковом колодце установлены четыре двигателя коррекции 11Д458Ф тягой по 39 кгс. На выносных пилонах трубчатой конструкции смонтированы четыре блока двигателей малой тяги, каждый из которых состоит из пяти двигателей: четырех 11Д457Ф тягой по 5.5 кгс и одного 17Д58ЭФ тягой 1.27 кгс. Указанные двигатели обеспечивают решение ряда целевых задач, включая осаждение топлива перед включением маршевой ДУ, прижим КА к поверхности Фобоса при посадке и в процессе работы грунтозаборного устройства. Бортовой комплекс управления перелетного модуля задействует для своей работы бортовой вычислительный комплекс (БВК; две ЦВМ22 с устройствами сопряжения - адаптерами связи), два комплекта бесплатформенных инерциальных блоков БИБ, два звездных датчика БОКЗ-МФ, два оптических солнечных датчика ОСД, телевизионную систему навигации и наблюдения и четыре управляющих двигателя-маховика 'Агат-15М'. Перелетный модуль обеспечивает точность наведения 0.5њ при угловой скорости стабилизации 0.005њДек. Он оснащен передатчиком Х-диапазона (8412.268-8417 МГц) мощностью 40 Вт, приемником и антеннами: приемопередающей остронаправленной ФА01, тремя приемными малонаправленными ФАМ1...ФАМЗ и тремя передающими малонаправленными ФАМ4...ФАМ6. Возвращаемый аппарат В состав ВА входят следующие основные системы: >- бортовой комплекс управления; >- бортовой радиокомплекс; >- антенно-фидерная система; >- система электроснабжения; >- двигательная установка; >- система терморегулирования. Масса ВА при старте с Фобоса составляет 287.5 кг, на этапе полета к Земле -146 кг. Для минимизации массы ВА выполнен в виде моноблока, где основным конструктивным элементом является двигательная установка, обеспечивающая старт с поверхности Фобоса и выведение ВА на траекторию перелета к Земле, проведение коррекций и формирование условий входа спускаемого аппарата в атмосферу Земли. ДУ ВА разработана ФГУП НИИмаш (г. Нижняя Салда) и имеет тягу 10 кгс при удельном импульсе 297 сек.
Блок баков представляет собой жесткую связку четырех сферических баков - два бака окислителя и два бака горючего, вмещающих 135 кг компонентов топлива. На баке закреплены тепловая сотопанель со служебной аппаратурой, стационарная солнечная батарея и спускаемый аппарат. Штатным режимом полета В А является закрутка по сигналам двух солнечных датчиков. Для коррекций траектории строится инерциальная ориентация на двух звездных датчиках с использованием ЖРД ориентации и стабилизации. БВК ВА использует две ЦВМ22 с адаптерами связи. Радиокомплекс Х-диапазона (8426.36-8431.1 МГц) с передатчиком мощностью 15 Вт работает через четыре малонаправленные антенны. Спускаемый аппарат Конструктивно СА состоит из лобового экрана в виде затупленного конуса с углом при вершине 90њ и конической крышки. Лобовой экран покрыт стеклосотами и слоем теплозащиты, которая выгорает при спуске СА в атмосфере Земли. Внутри СА к верхней крышке на срезных штифтах прикреплен корпус с агрегатами, который включает контейнер для грунта и три капсулы с биоматериалами. Корпус с агрегатами окружен системой амортизации из изолана 7ПМ/4. Торможение СА в атмосфере Земли осуществляется только за счет аэродинамического сопротивления без использования парашютной системы. Масса спускаемого аппарата при входе в атмосферу Земли составляет 7.3 кг, диаметр -450 мм, масса доставляемой капсулы с грунтом - 0.5 кг. В капсуле находится до 100 см3 образцов массой до 200 г. Китайский микроспутник 'Инхо-1'
'Светлячок' (имя 'Светлячок' созвучно старому китайскому названию Марса, в котором слог 'ин' обозначал 'красный', а 'хо' - непредсказуемый. Современное китайское название Марса - Хосин ('Огненная звезда') - малый КА, разработанный 509-м институтом Шанхайской исследовательской академии космической техники SAST под руководством Чэня Чанъя для регистрации параметров магнитосферы Марса и исследования механизма потери ионов и, как следствие, исчезновения поверхностных вод планеты. Работа 'Инхо-1' на орбите вокруг Марса была рассчитана на один год. Масса КА составляет 115 кг при габаритах 0.75x0.75x0.65 м. Спутник питается от двух раскладных трехсекционных ориентируемых на Солнце панелей солнечных батарей (СБ) размахом 6.85 м. Средняя мощность системы энергоснабжения составляет 90 Вт, пиковая - 180 Вт. На долю полезной нагрузки массой 11 кг выделяется 20 Вт.
Научная ПН 'Инхо-1' состоит из нескольких инструментов, включая блок детекторов плазмы (анализатор электронов, два анализатора ионов, масс-спектро-метр), трехкомпонентный индукционный магнитометр и двухчастотный приемник для радиопросвечивания атмосферы Марса совместно с КА 'Фобос-Грунт'. Кроме того, 'Инхо-1' оснащен двумя CMOS-камерами. Узкоугольная камера с полем зрения 20x38њ и разрешением порядка 300 м в перицентре орбиты будет вести съемку поверхности Марса и пылевых бурь. Широкоугольная камера предназначена для документирования процесса разделения двух КА и 'для связей с общественностью' (проще говоря, для 'пиара'). Аппарат имеет трехосную систему ориентации с жидкостными микродвигателями. Связной комплекс имеет приемопередатчик диапазона X (передатчик служебной и научной информации мощностью 12 Вт на 8423.7-8425.12 МГц, приемник команднопрограммной информации на 7159.72-7176.28 МГц) и две антенны - с высоким коэффициентом усиления диаметром 0.95 м, обеспечивающую передачу данных со скоростью 8 и 16 кбит/с, и с низким коэффициентом усиления (80 бит/с). Связь с 'Инхо-1' планировалась через российские станции в Калязине, Медвежьих Озерах и Уссурийске. План полета Перелет Земля-Марс
На траектории полета к Марсу предусматривалась возможность проведения трех коррекций. Первая - на 5-10-е сутки полета с приращением скорости до 85 м/с. Вторая -примерно на 65-е сутки полета, после накопления измерительной информации, величиной импульса не более 10 м/с. Третья коррекция с приращением до 35 м/с планировалась за 4-2 недели до подлета к Марсу. Измерения после третьей коррекции позволяли определить окончательные параметры подлетной траектории и рассчитать уставки на торможение для выхода на начальную орбиту. Возможные ошибки в координатах КА при подлете к Марсу оценивались в +500 км, и им соответствовала погрешность в высоте перицентра +400 км. Выход на орбиту спутника Марса, сближение с Фобосом В районе перицентра подлетной траектории на 2.2 мин включается МДУ (величина тормозного импульса - 945 м/с) -и 'Фобос-Грунт' переходит на начальную орбиту ИСМ с перицентром 800+400 км, апоцентром 79000 км и периодом обращения трое суток. Здесь проводится сброс МДУ и отделение китайского микроспутника. На уточнение орбитальных параметров и проведение малых коррекций отводится 10-15 суток. Маневр на переходную орбиту выполняется в апоцентре на ДУ перелетного модуля, при этом плоскость орбиты КА совмещается с плоскостью орбиты Фобоса, а радиус перицентра поднимается до радиуса орбиты наблюдения (9910 км). Характеристическая скорость маневра составляет 220 м/с при длительности работы ДУ 4.8 мин.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
