1.Минимальный баллистический расчет
1.1 Определение характеристической скорости
Целью данного КА является спуск комплекса научно-исследовательской аппаратуры на поверхность спутника Марса Фобоса. КА отделяется от перелетного модуля на высоте 10500 км над поверхностью Марса и спускается на высоту орбиты спутника. Далее, попадая в сферу влияния Фобоса, переходит на круговую орбиту с последующей посадкой на его поверхность. В данном расчете посадка не рассматривается и была заменена на спуск на высоту десяти метров над поверхностью Фобоса.
Исходные данные для расчета:
-
Экваториальный радиус Марса
Rм, км
3396,2
Средний радиус Фобоса
Rф, км
11,1
Масса Марса
Мм, кг
Масса Фобоса
Мф, кг
Гравитационный параметр Марса
μм,
42828,3
Гравитационный параметр Фобоса
μф,
Высота КА в начальный момент
ho, км
10500
Радиус орбиты Фобоса
rф, км
9377
Высота спуска
h, км
0,01
Табл.1.1
Суммарный импульс, необходимый аппарату для осуществления маневров, выражается характеристической скоростью. На этапе понижения орбиты характеристическая скорость будет равна:
(1.1)
Для вычисления второй составляющей характеристической скорости необходимо определить сферу влияния Фобоса:
(1.2)
Т.е. в пределах данной сферы можно пренебречь гравитационным влиянием Марса.
На этапе спуска к поверхности Фобоса характеристическая скорость будет равна:
(1.3)
Суммарная характеристическая скорость:
(1.4)
1.2 Прогноз массы и мощности, потребляемой аппаратом
Задача данного КА аналогична задаче реально существовавшего аппарата «Фобос-грунт». На основании этого была предложена приблизительная компоновка, во многом заимствована из оригинала.
К-во |
Наименование элемента |
Тип |
Масса, кг |
Потребляемая мощность, Вт |
|
|
Система навигации |
|
|
|
|
1 |
Звездный датчик |
Rigel-L* |
2,6 |
6,5 |
|
2 |
Солнечный датчик |
Sun Sensor* |
0,4 |
0,2 |
|
1 |
ТСНН |
с «Ф.-Г.» |
8,8 |
32 |
|
1 |
БЦВК |
OBC750 LEO* |
1,5 |
10 |
|
1 |
БИБ |
с «Ф.-Г.» |
1 |
10 |
|
4 |
Двигатели-маховики |
SX-WH-500** |
1,8 |
11,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Система связи |
|
|
|
|
1 |
Передатчик Х-диап. |
X-band transmit.* |
4 |
65 |
|
1 |
Остронаправленная антенна (с мех. поворота) |
X-band APM* |
3 |
3,9 |
|
2 |
Слабонаправленная антенна |
с «Ф.-Г.» |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Механизм поворота СБ |
SADM* |
10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Система энерго-распределения |
LEO PCDU* |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модуль научной аппаратуры |
с «Ф.-Г.» |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Резерв массы на корпус, теплозащиту и СХПТ |
40 |
|
|||
Итого |
127 |
144,8 |
|||
Табл.1.2
*Surrey satellite technology LTD. Web-site: http://www.sstl.co.uk; **ООО "СПУТНИКС". Web-site: http://www.sputnix.ru . В таблице не приведены данные по ЭРДУ, массе рабочего тела и СБ и будут учтены позже.