МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА АТМОСФЕРНОМ УЧАСТКЕ ДЕОРБИТАЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СЦЕНАРИЯХ
Ключевые слова:
деорбитация, атмосферный вход, космический аппарат, моделирование, ДЗЗ, траектория, аэродинамическое сопротивлениеАннотация
В статье рассматривается модель входа спускаемого с орбиты космического аппарата (КА) в атмосферу, где параметры КА зависят от высоты. Это касается массы, коэффициента лобового сопротивления и площади поперечного сечения. Такой подход позволяет учитывать основные изменения, происходящие с КА при снижении в плотных слоях атмосферы. Эти изменения связаны с нагревом, абляцией и частичной потерей элементов конструкции. В исследовании анализируются два варианта входа. Первый вариант предполагает, что КА сохраняет свою форму, а второй вариант учитывает разрушение внешних элементов. Для каждого случая выполнены расчеты дальности падения при различных скоростях и углах входа. В результате получены тепловые карты дальности падения КА. Моделирование показало, что разрушение конструкции приводит к увеличению дальности падения на 25–27 км. Такая закономерность сохраняется во всех рассмотренных случаях. Полученные результаты подтверждают, что даже относительно простая модель учета разрушения КА в атмосфере способна дать существенную разницу в поведениях КА при входе в атмосферу. Такая модель может быть использована для прогнозирования зоны возможного падения и при планировании деорбитации.
Использованные источники
- Стратегия «Казахстан-2050»: новый политический курс состоявшегося государства. (2012). Информационно-правовая система нормативных правовых актов Республики Казахстан «Әділет»; по состоянию на 10.10.2024. https://adilet.zan.kz/rus/docs/K1200002050 // Strategiya “Kazakhstan-2050”: novyy politicheskiy kurs sostoyavshegosya gosudarstva [Strategy “Kazakhstan-2050”: New political course of the established state]. (2012). Informatsionno-pravovaya sistema normativnykh pravovykh aktov Respubliki Kazakhstan “Adilet”; as of 10.10.2024. https://adilet.zan.kz/rus/docs/K1200002050 (In Russ.)
- International Organization for Standardization. (2023). Space systems: Space debris mitigation requirements (ISO 24113:2023(E), 4th ed.). International Organization for Standardization.
- Zhang, R., Yang, K., Zhang, J., & Bi, S. (2024). Overview and key technology of the membrane drag sail for low Earth orbit satellite deorbit. Space: Science & Technology, 4, Article 0115. https://doi.org/10.34133/space.0115
- Niccolai, L., & Mengali, G. (2024). Performance estimate of a spin-stabilized drag sail for spacecraft deorbiting. Applied Sciences, 14(2), Article 612. https://doi.org/10.3390/app14020612
- Zhang, J., Zhang, R., & Yang, K. (2022). Attitude stability analysis and configuration design of pyramid drag sail for deorbit missions. Journal of Aerospace Engineering, 35(6), Article 04022084.
- Xu, Y., et al. (2024). Numerical simulation of rigid-flexible coupled dynamics for an inflatable sphere deorbiting device. Advances in Space Research, 74(1), 373–383.
- Olave, D. R., et al. (2023). Inflatable aerodynamic decelerator for CubeSat reentry and recovery: Altitude effects on the flowfield structure. Aerospace Science and Technology, 138, Article 108358.
- Caqueo, N., et al. (2024). Inflatable aerodynamic decelerators for CubeSat reentry and recovery: Surface properties. Aerospace Science and Technology, 149, Article 109151.
- Xiao, H., Huang, J., Liu, G., & Lv, Y. (2020). Space environment modeling and deorbiting efficiency analysis for electro-dynamic tether system. In 2020 Chinese Control and Decision Conference (CCDC) (pp. 5063–5067). IEEE. https://doi.org/10.1109/CCDC49329.2020.9164373
- Sarego, G., Olivieri, L., Valmorbida, A., et al. (2021). Deployment requirements for deorbiting electrodynamic tether technology. CEAS Space Journal, 13, 567–581. https://doi.org/10.1007/s12567-021-00349-5
- Janovsky, R., Kassebom, M., Lübberstedt, H., & Romberg, O. (2014). End-of-life de-orbiting strategies for satellites.
- Everetts, W., Rock, K., & Iovanov, M. (2020). Iridium deorbit strategy, execution, and results (pp. 351–357).
- NASA Orbital Debris Program Office. (n.d.). NASA orbital debris program office. Retrieved November 12, 2025, from https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/
- ESA Space Debris Office. (n.d.). Space debris. Retrieved February 1, 2025, from https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris
- Inter-Agency Space Debris Coordination Committee. (2025). IADC space debris mitigation guidelines (IADC-02-01, Rev. 4). IADC Steering Group and Working Group 4.
- Manhire, V. (Ed.). (2019). United Nations handbook 2019–2020 (pp. 58–60). Ministry of Foreign Affairs and Trade of New Zealand. ISSN 0110-1951.
- Baruah, Y., Roy, S., Sinha, S., Palmerio, E., Pal, S., Oliveira, D. M., & Nandy, D. (2024). The loss of Starlink satellites in February 2022: How moderate geomagnetic storms can adversely affect assets in low-Earth orbit. Space Weather, 22(4), Article e2023SW003716.
- Allen, H. J., & Eggers, A. J., Jr. (1958). A study of the motion and aerodynamic heating of ballistic missiles entering the earth’s atmosphere at high supersonic speeds (NACA-TR-1381). National Advisory Committee for Aeronautics.
- Иванов Н. М., & Лысенко Л. Н. (2016). Баллистика и навигация космических аппаратов. Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана. // Ivanov, N. M., & Lysenko, L. N. (2016). Ballistika i navigatsiya kosmicheskikh apparatov [Ballistics and navigation of spacecraft]. Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. (In Russ.)
