В статье изложен научно-методический подход к решению проблемы техногенного засорения околоземного космического пространства из-за малогабаритных объектов посредством системы аэродинамического торможения, интегрированной в конструкцию малого космического аппарата с форм-фактором типа «Cubesat». Проведён обзор и анализ применимости существующих и перспективных методов удаления космического мусора, включая использование оптико-электронных и гарпунных систем, гравитационных уловителей, электродинамических тросовых систем и систем аэродинамического торможения. Выполнена оценка времени орбитального существования космического аппарата на низкой околоземной орбите при задействовании системы аэродинамического торможения с учётом влияния аэродинамических факторов и параметров солнечной активности.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Машиностроение
Космическое пространство уже давно стало неотъемлемой частью современной инфраструктуры человечества. С момента запуска первого искусственного спутника Земли, человечество непрерывно расширяет свое присутствие в космическом пространстве. Сегодня тысячи космических объектов выполняют широкий спектр разнообразных задач, таких как обеспечение глобальной связи, высокоточная навигация, метеорологический мониторинг, проведение фундаментальных научных исследований и др. [1, 2]. Однако стремительное развитие космической деятельности породило серьезную экологическую проблему. Загрязнение окружающей среды бытовыми и промышленными отходами приобрело значимость не только для поверхности Земли, но и для околоземного космического пространства [3]. В связи с этим разработка и исследование эффективных методов удаления, а также предотвращения образования космического мусора становится одной из актуальных задач современной ракетнокосмической техники. При этом поиск рациональных решений данной проблемы требует комплексного подхода, основанного на анализе как существующих, так и перспективных методов с учетом комплекса функциональных и технологических ограничений
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Usovik I.V. Perspective of non-catalogued space debris removal and monitoring // Acta Astronautica. 2024. Vol. 215. P. 471-474. DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.12.018 EDN: BCCPNM
2. Chen S. The space debris problem // Asian Perspective. 2011. Vol. 35. No. 4. P. 537-558. DOI: 10.1353/apr.2011.0023
3. Murtaza A., Pirzada S.J.H., Xu T. et al. Orbital debris threat for space sustainability and way forward // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 61000-61019. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2979505 EDN: MEQKYQ
4. Фирсюк С.О., Лысков Д.В., Терентьев В.В. и др. Спускаемые в атмосферах планет аппараты с аэроупругими (надувными) тормозными устройствами и моделирование тепловых стендовых испытаний их полномасштабных макетов // Тепловые процессы в технике. 2015. Т. 7. № 8. С. 370-378. [Firsyuk S.O., Lyskov D.V., Terentev V.V. et al. Descending in the atmospheres of planets vehicles with an inflatable braking device and modeling of thermal tests of full-scale mockups // Thermal Processes in Engineering. 2015. Vol. 7. No. 8. P. 370-378 (in Russian)]. EDN: UGSCPX
5. Shen S., Jin X., Hao C. Cleaning space debris with a space-based laser system // Chinese Journal of Aeronautics. 2014. Vol. 27. No. 4. P. 805-811. DOI: 10.1016/j.cja.2014.05.002 EDN: UUIBOL
6. Khomich V.Yu., Shakhmatov E.V., Sviridov K.N. Laser-optical technologies for space debris removal // Acta Astronautica. 2025. Vol. 226. No. 1. P. 78-85. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.10.027 EDN: AGNYAJ
7. Chawla S.K., Malhotra V. Autonomous active space debris-removal system. In: Proceedings of the 2019 IEEE Aerospace Conference. Montana, 2019. DOI: 10.1109/AERO.2019.8742169
8. Sizov D.A., Aslanov V.S. Space debris removal with harpoon assistance: Choice of parameters and optimization // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2020. Vol. 44. No. 4. P. 767-778. DOI: 10.2514/1.G005484 EDN: THBIQI
9. Dudziak R., Tuttle S., Barraclough S. Harpoon technology development for the active removal of space debris // Advances in Space Research. 2015. Vol. 56. No. 3. P. 509-527. DOI: 10.1016/j.asr.2015.04.012
10. Aslanov V.S. Gravitational trap for space debris in geosynchronous orbit // Journal of Spacecraft and Rockets. 2019. Vol. 56. No. 4. P. 1277-1281. DOI: 10.2514/1.A34384 EDN: TDJVRK
11. Shan M., Guo J., Gill E. Review and comparison of active space debris capturing and removal methods // Progress in Aerospace Sciences. 2016. Vol. 80. P. 18-32. DOI: 10.1016/j.paerosci.2015.11.001 EDN: WPPAGB
12. Jang W., Yoon Y., Go M. et al. Dynamic behavior and libration control of an electrodynamic tether system for space debris capture // Applied Sciences. 2025. Vol. 15. No. 4. P. 1844. DOI: 10.3390/app15041844 EDN: ZYCEXI
13. Екимовская А.А., Ермаков В.Ю., Туфан А. Исследование вращающейся тросовой системы в зависимости от силы натяжения троса // Инженерный журнал: наука и инновации. 2025.№ 10(166).
Ekimovskaya A.A., Ermakov V.Yu., Tufan A. Study of a rotating tethered space system depending on the tether tension force // Engineering Journal: Science and Innovation. 2025. No. 10(166) (in Russian). EDN: TDCCMG
14. Кульков В.М., Егоров Ю.Г., Тузиков С.А. и др. Особенности построения малоразмерных космических электродинамических тросовых систем // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2019. № 3. С. 52-67. EDN: ZTKFIT
Kulkov V.M., Yegorov Yu.G., Tuzikov S.A. et al. Peculiarities of design for small-size space electrodynamic tether systems // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Energetics. 2019. No. 3. P. 52-67 (in Russian). DOI: 10.1134/S0002331019030117 EDN: ZTKFIT
15. Krestina A., Tkachenko I., Ivanushkin M. Design of the aerodynamic deorbiting system for Earth remote sensing small spacecraft. In: Proceedings of the VIII International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT-2022). Samara, 2022. EDN: EGMEPU
16. Aslanov V.S., Sizov D.A. Rocket bodies removal by inflatable balloon: Attitude motion stabilization/destabilization and break-up altitude regulation // Acta Astronautica. 2025. Vol. 236. P. 1203-1216. DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.07.060 EDN: KHVYFZ
17. Москатиньев И.В., Сысоев В.К., Фирсюк С.О. и др. Предложение по построению аэродинамического тормозного устройства на основе пеноматериалов для малых космических аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 26-34. EDN: GTJOUK
Moskatin’ev I.V., Sysoev V.K., Firsyuk S.O. et al. Proposal on the aerodynamic braking device elaboration based on foam materials for small spacecraft // Aerospace MAI Journal. 2023. Vol. 30. No. 3. P. 26-34 (in Russian). EDN: GTJOUK
18. Каталог продукции НИИ космических и авиационных материалов [электронный ресурс].
Catalog of products of the Research Institute of Space and Aviation Materials [webpage] (in Russian) URL: https://spegroup.ru/upload/wikifiles%202/Catalog_NIIKAM.pdf?ysclid=mdbkue1qz3879772561.
19. Ермаков В.Ю., Туфан А., Бирюкова М.В. и др. Математическая модель продольного движения космического аппарата на различных участках его полета // Инженерный журнал: наука и инновации. 2023. №. 8 (140).
Ermakov V.Yu., Tufan A., Biryukova M.V. et al. Mathematical model of the spacecraft longitudinal motion in its flight different segments // Engineering Journal: Science and Innovation. 2023. No. 8(140) (in Russian). 10.18698/2308- 6033-2023-8-2298. DOI: 10.18698/2308-6033-2023-8-2298 EDN: TSSOHG
20. Седых О.Ю., Сысоев В.К., Кургузов А.В. и др. Конструкция аэродинамического надувного тормозного устройства для увода наноспутников Cubesat и подтверждение его характеристик // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2024. № 1(63). С. 41-46. EDN: MSMSDW
Sedyh O.Yu., Sysoev V.K., Kurguzov A.V. et al. Design of an aerodynamic inflatable braking device and the characteristics validation for Cubesat nanosatellites deorbiting // Vestnik NPO Im. S.A. Lavochkina. 2024. No. 1(63). P. 41-46 (in Russian). DOI: 10.26162/LS.2024.63.1.006 EDN: MSMSDW
21. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Требования. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 165 с.
GOST 4401-81. Standart atmosphere. Parameters. Moscow: Izdatelstvo Standartov, 2004. 165 p. (in Russian).
22. Ковтуненко В.М., Каменко В.Ф., Яскевич Э.П. Аэродинамика орбитальных космических аппаратов. Киев: Наукова Думка, 1977. 157 с.
Kovtunenko V.M., Kamenko V.F., Yaskevich V.P. Aerodynamics of orbital spacecraft. Kyiv: Naukova Dumka, 1977. 157 p. (in Russian).
23. Solar cycle 25 prediction, NOAA, July 2022 [webpage]. URL: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2022/07/Solar_cycle_25_prediction_NOAA_July_2022.
24. Spaceo develops inflatable sail to deorbit end-of-life satellites [webpage]. URL: https://spaceo.pt/news-item/spaceo-develops-inflatable-sail-to-deorbit-end-of-life-satellites/.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В работе приведена методика оценки мощности турбовинтового двигателя в составе гибридной силовой установки параллельной схемы мощностью до 800 кВт. Аналитически рассчитана зависимость удельного расхода топлива ТВД от коэффициента дросселирования. Приведена зависимость удельной массы от уровня мощности для существующих ТВД. Произведён демонстрационный расчёт мощности ТВД в составе ГСУ для самолёта М-101Т «Гжель». На основании методики приведены рекомендации по использованию ГСУ на самолётах со взлётной мощностью силовой установки до 800 кВт.
Архитектура микросервисов сыграла важную роль в качестве доминирующего фактора в различных разработках программных систем. Она обеспечивает масштабируемость и возможность обслуживания. Возрастающая сложность систем микросервисов сталкивается со значительными проблемами в понимании и оценке. В статье предлагается формальное представление архитектуры микросервисов с использованием теории графов, где каждый микросервис представлен как вершина, а каждая связь или зависимость между двумя микросервисами - направленное ребро. Введена математическая модель, основанная на матрицах смежности, исследованы алгоритмы теории графов. Изучены метрики графа для анализа структурных свойств, поиска критических узлов и обнаружения потенциальных точек отказа. Также исследуется ряд операций, такие как анализ пути, поиск и обнаружение циклов и оценка связности. Указанные операции важны для тестирования, оценки надежности и отказоустойчивости в распределенных системах. Предлагаемый подход тестируется на примере гипотетической системы микросервисов. Рекомендации предполагают, что теоретико-графовые модели обеспечивают основу для формального анализа, мониторинга и оптимизации архитектур микросервисов.
В работе оцениваются типы электромеханических преобразователей, используемые в авиационной промышленности для применения в качестве высокоудельного преобразователя для генерации электроэнергии. По итогу проведенного сопоставления более перспективным для рассмотрения в качестве высокоудельного преобразователя выбрана синхронная электрическая машина с постоянными магнитами, способная при меньшей массе и габаритах добиться более высокого коэффициента полезного действия. Производиться анализ ее составных частей и применяемых материалов, с указанием их преимуществ. На основе представленного перечня материалов, выполнен электромагнитный расчет генератора, способного работать при температурах до 350 оС, с перегрузкой по мощности на 25% превосходящей ряд эксплуатируемых авиационных генераторов, при этом его удельная мощность составляет более 8 кВт/кг.
В статье исследовано перспективное применение системы аэродинамического торможения на базе малого космического аппарата с форм-фактором типа «CubeSat» для решения проблемы техногенного засорения околоземного космического пространства. Выполнено математическое моделирование процесса надува оболочки системы аэродинамического торможения, изготовленной из полиамидной плёнки. На основе полученных данных проведены экспериментальные исследования в вакуумной камере с целью оценки работоспособности данной системы в условиях, имитирующих космический вакуум.
В статье представлена комплексная методология проектирования гибридных силовых установок для перспективных летательных аппаратов, основанная на применении высокоэффективных электромеханических преобразователей энергии с постоянными магнитами. Проведен сравнительный анализ схемных решений силовых установок, российских и зарубежных разработок. Показан опыт реализации интегрированной силовой установки в области авиационных электрических машин. Особое внимание уделено вопросам определения первичных параметров, оптимизации электромеханических характеристик, а также интеграционным аспектам при создании гибридных силовых установок. Приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие преимущества предлагаемых решений и определяющие вопросы для дальнейших исследований.
Статья посвящена вопросам разработки мультиагентной системы для исследования процессов совместно работающих микросетей. Важную роль в работе с подобными системами играет возможность снижения затрат на реализацию и перепроектирование отдельных агентов. Целью представленного исследования является разработка инструментального комплекса для автоматизации разработки поведения агента на основе расширенных иерархических машин состояний. Комплекс включает визуальный редактор диаграмм, генератор модуля поведения агента и библиотеку программных модулей. Ключевой особенностью представленного подхода является выделение типовой функциональности агентов в компоненты. Сочетание автоматной парадигмы с визуальными средствами и кодогенерацией существенно снижает затраты времени и необходимую квалификацию для предметного специалиста. Инструментальный комплекс успешно применен при автоматизации моделирования взаимодействия микросетей.
В статье описано современное состояние информационных технологий в авиадвигателестроении, показано, что цифровой двойник газотурбинного двигателя (ГТД) - единая обучаемая цифровая система, которая включает в себя комплекс методик и математических моделей, описывающих двигатель на протяжении всего его жизненного цикла: проектирование, испытания, производство и эксплуатация. Показана возможность использования разработанных методов и средств для автоматизированного проектирования, подбора параметров, материалов и конструкции, анализа программ управления авиационными ГТД на ранних стадиях разработки, для отладки двигателей при испытаниях, для диагностики и оценки состояния газотурбинной энергетической установки (на базе ГТД
В статье рассматривается задача календарного планирования производства в условиях высокой динамики, неопределенности и неоднородности ресурсов. Традиционные подходы, основанные на централизованных алгоритмах и ERP/MES-системах, часто игнорируют индивидуальные характеристики оборудования и персонала, а также слабоформализованные технологические ограничения, что снижает эффективность и адекватность расписаний. Для преодоления этих ограничений предложена оригинальная гибридная архитектура, интегрирующая многоагентную систему и технологии генеративного искусственного интеллекта. На основе ранее предложенных методологических основ формализована многоагентная модель в виде кортежа, включающего агентов-ресурсов, агентов-потребителей, онтологическую базу знаний, семантические ограничения и локальные/глобальные критерии оптимизации. Ключевым нововведением является встраивание большой языковой модели через архитектуру Retrieval-Augmented Generation, что позволяет генерировать адаптивные стратегии планирования, обеспечивать объяснимость решений и моделировать сценарии при сбоях без риска галлюцинаций. Предложен двухстадийный алгоритм взаимодействия агентов: на первой стадии формируется допустимое расписание с учетом доступности ресурсов, на второй - проводится его оптимизация через интеллектуальные переговоры с участием генеративного ИИ. Экспериментальная проверка в симуляционной среде, имитирующей механообрабатывающий цех, показала эффективность предлагаемого подхода. Результаты подтверждают, что интеграция генеративного ИИ в многоагентные системы создает когнитивный слой, повышающий не только эффективность, но и доверие к системе, что критически важно для внедрения ИИ в реальные производственные и управленческие процессы.
Издательство
- Издательство
- УФИМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ
- Регион
- Россия, Уфа
- Почтовый адрес
- 450076, Приволжский федеральный округ, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, дом 32
- Юр. адрес
- 450076, Респ Башкортостан, г Уфа, Кировский р-н, ул Заки Валиди, д 32
- ФИО
- Захаров Вадим Петрович (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@uust.ru
- Контактный телефон
- +7 (347) 2299677
- Сайт
- https://uust.ru/