Determining the regions for efficient use of electro­jet low­thrust engines

Abstract

Робота присвячена питанням визначення оптимальних областей використання двигунної установки для космiчних апаратiв на низьких навколоземних орбiтах. Проведено аналiз запускiв космiчних апаратiв за останнi 5 рокiв. В результатi аналiзу запускiв був обраний тип космiчних апаратiв, для якого будуть проводитися розрахунки-супутник дистанцiйного зондування землi на низькiй навколоземнiй орбiтi. Була вирiшена задача визначення параметрiв траєкторiї руху космiчного апарату, на який впливають зовнiшнi непостiйнi сили. За результатами аналiзу зовнiшнього впливу визначено можливi перспективнi областi застосування рухових установок космiчних апаратiв. Виконано порiвняльний аналiз з масового критерiєм ефективностi застосування рухових установок на основi хiмiчних монокомполентних i електрореактивних двигунiв для вирiшення завдань пiдтримки параметрiв кругової орбiти протягом тривалого часу. Для висот орбiт нижче 300 км застосування рухової установки за результатами розрахункiв виявилося неефективним через необхiднiсть наявностi великого запасу палива на борту i великої необхiдної тяги двигуна. Для супутникiв на кругових орбiтах з висотами вiд 350 до 450 км двигунна установка, яка використовує двигун на ефектi Холла ST-25 SETS, виявилася ефективнiшою, нiж хiмiчна двигунна установка. Застосування хiмiчних двигунiв для пiдтримки параметрiв орбiти висотою вище 500 км буде краще електрореактивних через вiдносно невелику масу хiмiчної двигунної установки i достатнього ресурсу роботи двигунiв для пiдтримки параметрiв орбiти протягом значного часу. Були отриманi параметри рухової установки, що використовує двигун на ефектi Холла ST-25, для пiдтримки параметрiв орбiт в рiзних дiапазонах висот, сонячної активностi i геометричних параметрiв супутника. В результатi розрахункiв було визначено необхiдний ресурс роботи i запас палива для пiдтримки параметрiв орбiти. Отриманi результати розрахункiв можуть бути використанi при розробцi нових супутникiв i модифiкацiї супутникових платформ Ключовi слова: динамiка польоту, низькi орбiти, електрореактивний двигун, монокомпонентний двигун, пiдтримання орбiти UDC 629.783