1.2. Сведения о назначении ка и его заданном ресурсе

Сведения о назначении КА нужны для принятия решения о выборе расчетного витка, с учетом допустимости или недопустимости кратковременных ограничений на работу сеансной нагрузки в периоды максимальной длительности тени.

Поскольку вследствие деградационных процессов с течением времени работы КА постепенно падает выходная мощность генератора (например, фотоэлектрической батареи - БФ) и накопителя (например, батареи химических аккумуляторов – БХ), то сведения о ресурсе нужны для принятия решения о необходимом запасе установленной мощности БФ и установленной емкости БХ.

Установленная мощность БФ – это максимальная мощность которую способна генерировать недеградировавшая БФ при работе в номинальных условиях.

Установленная емкость БХ – это номинальная разрядная емкость недеградировавшей БХ.

1.3. Сведения о параметрах орбиты ка

Сведения о параметрах орбиты КА важны в том случае, если в качестве источника первичной энергии используется Солнце. В условиях орбитального полета КА имеет место чередование теневых и освещенных участков орбиты. Продолжительность теневых участков определяет необходимую емкость БХ.

При этом следует учитывать, что вследствие непараллельности плоскости экватора и плоскости эклиптики происходит сезонное изменение продолжительности тени. На сезонное изменение продолжительности тени также оказывает заметное влияние прецессия плоскости орбиты вследствие несферичности Земли. Более подробно эти вопросы изложены в [1].

На рис. 1.2 приведены примеры сезонного изменения длительности тени для различных орбит.

Рис. 1.2 – Примеры сезонного изменения продолжительности тени для различных орбит. 1- низкая приполярная орбита; 2 – сильноэллиптичекая с умеренным наклонением; 3- геостационарная орбита (ГСО).

Как видно из рисунка, при неизменном периоде обращения, длительность теневого участка может в течении года может существенна изменяться. Длительность тени практически неизмена лишь для низких экваториальных (т.е. близких к плоскости экватора) орбит. В то же времени для определения требуемых параметров СЭС – установленной мощности БФ и установленной емкости БХ необходимо оперировать конкретной величиной продолжительности тени.

Для проектировщика СЭС очень важно правильно выбрать параметры расчетного витка. Простое, на первый взгляд, решение – выбирать в качестве расчетного виток с наибольшей длительностью тени не всегда является технически грамотным. В самом деле, как видно из рисунка 1.2, например, на ГСО космический аппарат большую часть времени находится на Солнце, не заходя в тень Земли, и лишь два раза в год во время осеннего и весеннего солнцестояния, когда плоскость орбиты КА примерно совпадает с плоскостью эклиптики (плоскость в которой находится орбита Земли) – аппарат один раз в сутки заходит в тень Земли на 50-70 минут. Эти сезоны длятся примерно 3 недели. Как показывают экономические расчеты -поднимать на геостационарную орбиту тяжелую химическую батарею (в современных КА масса СЭС составляет от 15 до 20 % массы КА, в том числе 30 – 50 % массы СЭС приходится на БХ) – является заведомо проигрышным вариантом против того, чтобы два раза в год в течение двух-трех недель один раз в сутки ограничивать на 50-70 минут потребности нагрузки. Схожая картина и с приполярными орбитами. Но опять же необходимо учитывать и функциональное назначение КА – насколько допустимо такое ограничение.

Поэтому выбор расчетного витка, который бы являлся компромиссным вариантом между необходимостью ограничивать потребности нагрузки и необходимостью увеличиать массу БХ – процесс творческий. Можно лишь рекомендовать для низких круговых экваториальных орбит и орбит с умеренным наклонением выбирать в качестве расчетного виток с наибольшей длительностью тени. Для приполярных орбит и для высоких орбит (в том числе и ГСО) в качестве расчетного выбирать виток с длительностью тени в 50-70% от максимальной.