Расчет проектных параметров орбитальных тросовых систем для реализации функций атмосферного тормозного устройства

Предложен проект использования орбитальной тросовой системы в качестве атмосферного тормозного устройства для свода малоразмерных космических аппаратов (в том числе наноспутников) с низких орбит. Концевыми элементами тросовой системы являются две части отработавшего космического аппарата, которые усиливают эффект гравитационной стабилизации тросовой системы, а соединительный трос значительно увеличивает общее аэродинамическое сопротивление и играет роль аэродинамического тормоза. Разработана математическая модель движения связанных объектов в центральном ньютоновском поле силы тяготения Земли с учетом аэродинамической силы сопротивления верхних слоев атмосферы и массы троса. Определены формы равновесия космического троса в равновесном стационарном режиме движения связки. Разработана методика расчета основных проектных параметров тросовой системы, развернутой на базе наноспутника и выполняющей функции атмосферного тормозного устройства. Проведен анализ возможности реализации тросовой системой функции атмосферного тормозного устройства на эллиптических орбитах. Сформулированы рекомендации по проектированию тросовых систем, выполняющих функции атмосферных тормозных устройств

Calculation of orbital tether system design parameters for the implementing atmospheric braking device functions

The article considers the project of using the orbital tether system as an atmospheric braking device for deorbiting small spacecrafts (including nanosatellites) from low-altitude orbits. The terminal elements of the tether system are two parts of the worked-out spacecraft enhancing the effect of gravitational stabilization of the tether system, and the connecting tether significantly increases the overall aerodynamic drag and plays the role of an aerodynamic brake. The mathematical model of the motion of bound objects in the central Newtonian terrestrial gravitational field is developed, taking into account the aerodynamic drag force of the atmosphere upper layers and the mass of the tether. The forms of equilibrium of the cosmic tether in the equilibrium stationary regime of the bundle motion are determined. A methodology for calculating the basic design parameters of a tether system deployed on the basis of a nanosatellite and performing the functions of an atmospheric braking device is developed. The analysis of the possibility of implementing the function of the atmospheric braking device by the tether system on elliptical orbits is performed. The recommendations on the design of tether systems performing the functions of atmospheric braking devices are formulated