Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: ИД- Кольцо
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Наименование эксперимента: Отработка перспективных ионных двигательных установок на борту РС МКС и исследование особенностей распространения ионного пучка в ионосфере
Цель эксперимента:

Целью КЭ «ИД-Кольцо» являются: экспериментальная отработка и получение экспериментальных данных об особенностях функционирования в условиях космического полета перспективных российских ионных двигательных установок (ИДУ), разработанных с использованием новых технических решений; испытания ионной двигательной установки нового поколения на соответствие требованиям эксплуатации в космических условиях; исследование особенностей распространения ионного пучка в ионосферной плазме и возникающих при этом электродинамических эффектов.

Описание эксперимента:

Для реализации КЭ на борту РС МКС устанавливается ионная двигательная установка (ИДУ), характеристики которой должны быть подтверждены в ходе продолжительной эксплуатации в условиях космического пространства, соответствующих высоте орбиты ~ 400 км. При работе ИДУ с борта РС МКС инжектируются высокоскоростные потоки в виде пучков ионов, скомпенсированных по пространственному заряду, с энергией ионов до 2 кэВ и с концентрацией, существенно превышающей концентрацию ионов ионосферной плазмы. Инжекция должна производиться под заданными углами по отношению к вектору скорости МКС и к вектору геомагнитной индукции. КЭ преследует две основные цели: 1) Исследование параметров ИДУ в условиях космического полета для подтверждения правильности технических решений, использованных при ее создании, обеспечивающих ее высокие характеристики. ИДУ является высокотехнологичной электроракетной двигательной установкой, создаваемой на базе ионного двигателя нового поколения, способной максимально эффективно решать задачи управления как транспортными, так и низкоорбитальными КА. Для России важно ликвидировать технологическое отставание в данной области создания ЭРД от передовых зарубежных стран. При создании ИДУ будут использованы вновь создаваемые в России технологии и поэтому информация о параметрах установки, ее надежности, стойкости к внешним воздействиям при эксплуатации в условиях реального космоса имеет важное значение для развития данного направления, способного обеспечить получение нового качества решения упомянутых выше задач. 2) Исследование электродинамических эффектов при взаимодействии интенсивного ионного пучка с геомагнитным полем в условиях ионосферной плазмы. Инжекция высокоэнергетичного ионного пучка, способна оказать заметное воздействие на электромагнитую обстановку вблизи аппарата и локальных областях ионосферы. Существенным фактором, отличающим ИДУ от плазменных двигателей, является генерация в ИДУ монокинетического ионного пучка. Изучение траекторий движения ионов при надежном приборном обеспечении позволит получить новые знания об исследуемых областях ионосферы. Измерения будут осуществляться с использованием диагностического комплекса, находящегося в составе КНА МКС, а также приборов специально разработанных в рамках подготовки КЭ. Пучок ионов, инжектируемый ИДУ, должен приниматься ионными детекторами, также устанавливаемыми на РС МКС. Проведение КЭ в составе РС МКС позволяет обеспечить: оперативность, надежность, и бесперебойность поступления информации о работе ДУ, а также ее передачи в ЦУП; использовать для научных экспериментов особенности орбиты РС МКС, пересекающей области ионосферы со значительными изменениями параметров ионосферной плазмы в дневное и ночное время; возможность корректировки процесса измерений и логики экспериментов в зависимости от получаемых результатов. По результатам КЭ будут оценены технические параметры ИДУ нового поколения при реальных условиях эксплуатации, параметры ионосферы Земли в различных локальных областях, что позволит выявить некоторые общие закономерности реакции ионосферы на воздействия ионного пучка, а также получены экспериментальные данные, позволяющие упростить решение проблем интеграции ИДУ с системами разрабатываемых КА. Результаты КЭ будут использованы для повышения эффективности и надежности ИДУ при их эксплуатации в течение длительного времени в составе КА, а также для получения и анализа данных об электродинамических эффектах, возникающих при работе ИДУ. Для реализации КЭ будет создан и интегрирован в состав РС МКС комплект НА на базе ИДУ и детекторов ионов узкой направленности, имеющий принципиально иные технические параметры и характеристики по сравнению с НА на базе импульсных плазменными инжекторов разработки НИИ ПМЭ МАИ и предназначенный для решения других научных и прикладных задач.

Новизна эксперимента:

Предлагаемый КЭ с использованием ИДУ не имеет отечественных и зарубежных аналогов исследований динамики ионных потоков в магнитном поле Земли.

Научная аппаратура:

1. Корсун А.Г., Твердохлебова Е.М., Габдуллин Ф.Ф., Динамика искусственных плазменных образований в окрестности космических аппаратов. Сб. Модель космоса. Под. Ред. Панасюка К.И., Новикова Л.С., с 918-945. 2007. 2. Важенин Н.А, Обухов В.А. Плохих А.П., Попов Г.А. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов и их влияние на радиосистемы космической связи. Издательство Физматлит, 2012 г, ISBN: 978-5-9221-1410-3, 432 c. 3. Адушкин В.В., Артемьев В.И., Гаврилов Б.Г. и др. Исследование реакции ионосферы на инжекцию высокоскоростной плазменной струи в активных геофизических ракетных экспериментах. В сб.: Ди¬намические процессы в геосферах. М: ИДГ РАН, 1994, с. 271. 4. Обухов В.А. и др. «Сравнительный анализ методов воздействия на ионосферу и возможностей построения перспективных активных космических систем, использующих электродинамические процессы в ионосферной плазме». – Отчет НИИ ПМЭ по НИР «Ионосфера-РАН», 2006 г., 96 с. 5. Обухов В.А. и др. «Определение требований к активным космическим системам и принципов их создания с использованием пучковых и электромагнитных средств воздействия на ионосферу». – Отчет НИИ ПМЭ по НИР «Ионосфера-РАН», 2007 г. 68 с. 6. Garri A.Popov, N.N. Antropov “Ablativ PPT. New quality, new perspectives” Acta Astronautika 59 (2006) p. 175-180. 7. V.N. Korovkin, L.A. Latishev, V.A. Obukhov, V.G. Grigoryan. “Research of ion thrusters in the USSR”. The 22nd International Electric Propulsion Conference. PaperIEPC-91-081, 1991, 7 p. 8. Пушкин Н.М., Медников Б.А., Лапшинова О.В., Машков А.С.,Антропов Н.Н. «Динамика электрических полей в приповерхностной зоне КА при инжекции плазмы с борта орбитальной станции Мир, Космические исследования, 1997, т. 4, с.442-444.

Ожидаемые результаты:

1. Получение данных о технических параметрах ионной двигательной установки при ее эксплуатации в составе КА. Подтверждение эксплуатационных характеристик ионных двигателей отечественной разработки при эксплуатации в циклических режимах в условиях космоса.

 

2. Получение данных о динамике движения компенсированного ионного пучка в ионосфере.

 

3. Получение данных о влиянии компенсированного ионного пучка двигателя на ионосферу и окружающую РС МКС среду. Результаты предполагается использовать:

 

- При создании ионных двигателей с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

 

- Для определения факторов, влияющих на работоспособность ионных двигательных установок, функционирующих в составе КА.

- Для определения характеристик локальных областей ионосферы и уточнения существующих моделей космоса.

 

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: 2017 - 2020 гг.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (НИИ ПМЭ МАИ)
Организации участники: «РКК «Энергия» им. С.П. Королева», ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина», НИИЯФ МГУ
Научный руководитель: Обухов В.А., НИИ ПМЭ МАИ, зам. директора, к. т. н., с. н. с.
Публикации по эксперименту:

1. Корсун А.Г., Твердохлебова Е.М., Габдуллин Ф.Ф., Динамика искусственных плазменных образований в окрестности космических аппаратов. Сб. Модель космоса. Под. Ред. Панасюка К.И., Новикова Л.С., с 918-945. 2007.

2. Важенин Н.А, Обухов В.А. Плохих А.П., Попов Г.А. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов и их влияние на радиосистемы космической связи. Издательство Физматлит, 2012 г, ISBN: 978-5-9221-1410-3, 432 c.

3. Адушкин В.В., Артемьев В.И., Гаврилов Б.Г. и др. Исследование реакции ионосферы на инжекцию высокоскоростной плазменной струи в активных геофизических ракетных экспериментах. В сб.: Ди¬намические процессы в геосферах. М: ИДГ РАН, 1994, с. 271.

 4. Обухов В.А. и др. «Сравнительный анализ методов воздействия на ионосферу и возможностей построения перспективных активных космических систем, использующих электродинамические процессы в ионосферной плазме». – Отчет НИИ ПМЭ по НИР «Ионосфера-РАН», 2006 г., 96 с.

5. Обухов В.А. и др. «Определение требований к активным космическим системам и принципов их создания с использованием пучковых и электромагнитных средств воздействия на ионосферу». – Отчет НИИ ПМЭ по НИР «Ионосфера-РАН», 2007 г. 68 с.

6. Garri A.Popov, N.N. Antropov “Ablativ PPT. New quality, new perspectives” Acta Astronautika 59 (2006) p. 175-180.

7. V.N. Korovkin, L.A. Latishev, V.A. Obukhov, V.G. Grigoryan. “Research of ion thrusters in the USSR”. The 22nd International Electric Propulsion Conference. PaperIEPC-91-081, 1991, 7 p.

8. Пушкин Н.М., Медников Б.А., Лапшинова О.В., Машков А.С.,Антропов Н.Н. «Динамика электрических полей в приповерхностной зоне КА при инжекции плазмы с борта орбитальной станции Мир, Космические исследования, 1997, т. 4, с.442-444.

 

Последнее обновление: 15.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения