2.1.5. Микрометеорные потоки и собственные выделения ка

В космическом пространстве движется большое количество метеоров - твердых тел от нескольких десятков километров до десятых долей микрометра в поперечнике. Число метеорных тел тем больше, чем меньше их масса (примерно обратно пропорционально ). Метеоры делятся на два класса: метеорные потоки (рои) и спародические метеоры, не принадлежащие к метеорным потокам. Орбиты и параметры движения некоторых метеорных роев солнечной системы известны. Встреча с ними может прогнозироваться. Со спародическими потоками встречи случайны. Повреждение конструкции, например пробой оболочки гермоконтейнера, может происходить при столкновении с метеорами массой . Установлено, что вероятность столкновения с такими метеорами, если они относятся к классу спародических, мала. Вероятность пробоя при попадании в метеорный рой возрастает на порядок или даже на несколько порядков [4]. Частицы массой менее (метеорная пыль) не представляют непосредственной опасности для жизненно важных узлов КА, но они вызывают поверхностную эрозию материалов, причем наиболее интенсивная эрозия возникает при взаимодействии с частицами массой , поток которых достаточно велик. В результате эрозии полированные и зеркальные поверхности мутнеют, приобретая частично диффузные свойства, отражательная способность их снижается, оптические материалы также мутнеют, уменьшается их пропускательная способность.

В ряде случаев важным фактором, влияющим на характеристики терморегулирующих покрытий и оптики, являются собственные выделения КА в результате вакуумирования, гажения его конструктивных элементов, выброса продуктов горения из реактивных управляющих двигателей, выбросов рабочих веществ различных клапанов бортовых систем, испарительных теплообменников и т.п. Данный фактор проявляется в условиях низкого давления окружающей среды и приводит к так называемому загрязнению поверхностей КА. Выделяемые КА газообразные вещества, рассеиваясь в окружающем пространстве, могут сталкиваться друг с другом и частицами газа окружающей среды и вновь попадать на поверхности КА и осаждаться на них. Осаждение наиболее вероятно на холодных поверхностях, особенно на тех, которые имеют криогенные температуры. Влияние загрязнения поверхностей усугубляется одновременным воздействием жесткого электромагнитного и ультрафиолетового воздействия. Под воздействием этого излучения, а также под воздействием заряженных частиц солнечного происхождения в осевших продуктах происходят химические реакции, которые препятствуют испарению осевших частиц и приводят к изменению радиационно-оптических свойств поверхностей КА.

2.2. Условия на участке торможение и спуск ка или его части (ca) в атмосфере планет.

2.2.1. Возможные траектории спуска и их особенности.

В предыдущем разделе рассматривались условия пребывания КА в космосе, где влияние атмосферы планет и динамическое, и тепловое практически отсутствует. Но существует особый класс космических аппаратов - спускаемые аппараты ( ), которые функционируют не только в условия космоса, но и в весьма жестких условиях входа и спуска в атмосфере планет, подвергаясь при этом воздействию больших динамических и тепловых нагрузок.

КА входит в атмосферу с большой начальной скоростью. Аэродинамические силы сопротивления при снижении замедляют КА, и его скорость уменьшается до малого (дозвукового) значения. В зависимости от тормозящих свойств атмосферы на процесс торможения влияют те или иные характеристики КА, основные из которых являются аэродинамическое качество и нагрузка на лобовую поверхность, т.е. масса КА, отнесенная к площади его миделя. При спуске в атмосфере Земли нагрузка на лобовую поверхность несущественна, т.к. даже КА с нулевым аэродинамическим качеством и с большой нагрузкой на лобовую поверхность тормозятся до малых дозвуковых скоростей. В разреженной атмосфере Марса со слабыми тормозящими свойствами только аппараты со сравнительно небольшими нагрузками на мидель в состоянии погасить начальную скорость до дозвуковых скоростей. Интенсивность торможения атмосферой ограничивается допустимыми перегрузками для экипажа, приборов или конструкции КА.

Характер траектории спуска в атмосфере в основном определяется аэродинамическими характеристиками КА, а также начальными условиями движения и параметрами атмосферы. Если КА не обладает подъемной силой, то он осуществляет баллистический спуск. Вид баллистической траектории целиком определяется начальными условиями входа в плотную атмосферу и прежде всего углом входа. Баллистический спуск связан с большими перегрузками. Такой спуск применялся при первых полета человека в космос. Если СА обладает даже малым аэродинамическим качеством ( ), то для него характерно существенное уменьшение перегрузок по сравнению с баллистическим спуском. Аэродинамическое качество может быть использовано и при формировании характера распределения по времени внешней тепловой нагрузки на поверхность СА, что открывает принципиальную возможность осуществления минимизации массы тепловой защиты. Возможен и планирующий спуск, характерной особенностью которого является управление траекторией движения путем использования аэродинамической подъемной силы.