Разработка методики проектирования малого космического аппарата с учетом требований по микроускорениям тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Танеева Анастасия Сергеевна

• Танеева Анастасия Сергеевна
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Танеева Анастасия Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ НА БОРТУ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ГРАВИТАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

1.1 Общие замечания

1.2 Анализ требований по микроускорениям для реализации гравитационно -чувствительных процессов

1.3 Анализ проектного облика малого космического аппарата технологического назначения

1.4 Анализ неуправляемого движения малого космического аппарата

1.5 Анализ управляемого движения малого космического аппарата и проектного облика системы управления движением

1.6 Анализ опыта реализации гравитационно-чувствительных процессов

1.7 Постановка и описание задач диссертационной работы

1.8 Выводы по первой главе

2 АНАЛИЗ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОГРАВИТАЦИОННЫХ ПЛАТФОРМ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ГРАВИТАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1 Общие замечания

2.2 Идея микрогравитационных платформ: преимущества и недостатки

2.3 Анализ принципов работы микрогравитационных платформ в аспекте их проектирования

2.4 Обзор результатов применения микрогравитационных платформ на космических аппаратах различных классов

2.5 Формулировка принципов проектирования микрогравитационных платформ на малых космических аппаратах технологического назначения с учётом результатов их применения

2.6 Выводы по второй главе

3 МОДЕЛЬ ПОЛЯ МИКРОУСКОРЕНИЙ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ МИКРОГРАВИТАЦИОННОЙ ПЛАТФОРМЫ, УСТАНОВЛЕННОЙ НА МАЛОМ КОСМИЧЕСКОМ АППАРАТЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

3.1 Общие замечания

3.2 Концептуальная модель малого космического аппарата технологического назначения

3.3 Концептуальная модель микрогравитационной платформы на механическом принципе работы

3.4 Концептуальная модель автоматической поворотной платформы на механическом принципе работы

3.5 Концептуальная модель микрогравитационной платформы на магнитном принципе работы

3.6 Упрощающие предположения модели поля микроускорений внутренней среды микрогравитационной платформы

3.7 Уравнения модели поля микроускорений внутренней среды микрогравитационной платформы

3.8 Выводы по третьей главе

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОЗДАНИЕ ПРОЕКТНОГО ОБЛИКА МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАНАТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С МИКРОГРАВИТАЦИОННОЙ ПЛАТФОРМОЙ

4.1 Общие замечания

4.2 Построение обобщённой концептуальной модели процессов

4.3 Построение концептуальных моделей контуров управления малого космического аппарата технологического назначения

4.4 Построение концептуальных моделей подсистем малого космического аппарата технологического назначения

4.5 Анализ подходов к проектированию малого космического аппарата технологического назначения

4.6 Оценка проектных параметров малого космического аппарата технологического назначения

4.7 Методика проектирования малого космического аппарата технологического назначения с микрогравитационной платформой

4.8 Проектный облик малого космического аппарата технологического назначения с микрогравитационной платформой

4.9 Выводы по четвёртой главе

5 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЯ МИКРОУСКОРЕНИЙ МИКРОГРАВИТАЦИОННОЙ ПЛАТФОРМЫ С УЧЁТОМ СОЗДАННОГО ПРОЕКТНОГО ОБЛИКА МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

5.1 Общие замечания

5.2 Особенности гравитационно-чувствительного процесса и проектного облика МКА ТН, учитываемые при моделировании поля микроускорений

5.3 Модель поля микроускорений внутренней среды малого космического аппарата «Аист-2Д» с использованием данных измерений

5.4 Формирование оптимального закона управления подвижной частью микрогравитационной платформы

5.5 Сравнение результатов численного моделирования поля микроускорений с данными других исследований

5.6 Выводы по пятой главе

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики проектирования малого космического аппарата с учетом требований по микроускорениям»

ВВЕДЕНИЕ

Важность исследования динамических характеристик

микрогравитационных платформ с учётом возможностей малого космического аппарата (МКА) и законов управления диктуется, прежде всего, следующими основными проблемами.

1 Необходимость проектирования, производства, испытания и эксплуатация современных МКА технологического назначения (ТН) с учётом требований по микроускорениям для успешной реализации гравитационно-чувствительных процессов.

2 Широкие перспективы развития космических технологий благодаря использованию перспективных МКА ТН.

3 Максимально возможный учёт всех особенностей реализуемого на МКА ТН гравитационно-чувствительного процесса на этапе проектирования МКА ТН.

4 Неизбежное ужесточение требований по микроускорениям по мере развития космических технологий и, как следствие, совершенствование конструктивных параметров и эксплуатационно-технических характеристик МКА ТН, способных решать такие задачи.

Существенный прогресс в области космических технологий тесно связан с бурно развивающейся в настоящее время индустрией МКА. Поэтому исследования по использованию МКА для выполнения широкого спектра являются чрезвычайно важными. Тем более, что МКА уже хорошо зарекомендовали себя при решении целого круга различных задач. Таким примером могут служить МКА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса.

Степень разработанности темы. За почти полувековую историю существования проблемы микроускорений был наработан значительный опыт. Первые технологии производства сверхчистых полупроводников и монокристаллов были успешно реализованы именно в космических лабораториях. Так, на советских ОКС серии «Салют» было проведено большое количество

технологических экспериментов [1-5]. Реализация американской космической программы «Skylab» позволила провести более 300 серий гравитационно -чувствительных процессов в лабораторном модуле станции [6-10]. Несмотря на отдельные трудности, после тщательного анализа результатов удалось выявить причины неудач отдельных технологических процессов. Изучение природы микроускорений и способов их нейтрализации превратилось в одну из самых важных задач. Созданное в NASA в начале 90-х годов прошлого века подразделение «Microgravity Science and Applications Division» (MSAD) включало в себя группу «Principal Investigator Microgravity services» (PIMS) [11]. Она разъясняла исследователям, планировавшим проведение экспериментов на борту, причины появления поля микроускорений, а также его влияние на результаты экспериментов [12].

Направление, связанное с реализацией гравитационно-чувствительных процессов на специализированном лабораторном модуле ОКС, успешно развивается и в настоящее время. Большое количество экспериментов было проведено на орбитальном комплексе (ОК) «Мир» [13-18], МКС [19-24], китайских космических станциях серии «Tiangong» [25-30]. Именно при использовании ОКС в качестве базы для реализации технологических процессов возникла потребность в разработке и применении специализированных микрогравитационных устройств, которые защищают от микроускорений некоторое пространство, называемое защищённой зоной [31, 32]. Первые микрогравитационные устройства использовали механический принцип работы (MGIM (Microgravity Isolation Mount) [33-36], ВЗП-1К [37, 38], «Флюгер» [39-41] и др.). Затем стали применяться микрогравитационные устройства на магнитном принципе работы [42-47]. Их эксплуатация показала преимущества и недостатки микрогравитационных устройств, а также пути их дальнейшего совершенствования [48].

Многозадачность ОКС снижает их возможности в части удовлетворения требований по микроускорениям даже с учётом применения микрогравитационных устройств. Поэтому параллельно с разработкой

лабораторных модулей в составе ОКС развивалось направление по созданию специализированных космических аппаратов (КА) технологического и биомедицинского назначения. В России к таким КА можно серии «Фотон» [49-55] и «Бион» [56-62], в КНР - серии «Шицзянь» [63-68]. Разрабатывался ряд перспективных проектов космических лабораторий специализированного технологического назначения (например, «МАКОС-Т [11, 69], «НИКА-Т» [11, 70], «ОКА-Т» [11, 71]. Однако и здесь был выявлен ряд проблем, ограничивающих возможности развития космических технологий. При этом часть технологий, которые впервые были реализованы в космосе, уже реализуются в специализированных условиях на Земле.

Широкое развитие МКА, проектирование, производство, испытания и эксплуатация новых современных образцов МКА ТН создаёт новые возможности для космических технологий. Однако, как показывают исследования [72-77] и эксперименты [78-83] удовлетворение требований по микроускорениям во внутренней среде МКА является более сложной задачей, чем для КА других классов. По этой причине к моменту написания данной диссертационной работы не реализовано ни одного проекта МКА ТН. И ещё более новой является идея использования микрогравитационных платформ на МКА для удовлетворения требований по микроускорениям [72, 84, 85].

Орбитальному движению МКА посвящено достаточно большое количество работ. Исследованиям поля микроускорений во внутренней среде МКА посвящены работы Абрашкина В.И. [55, 56, 58, 59, 75, 86-102], Аншакова Г.П. [50, 52, 53, 57, 103-105], Бабкина Е.В. [13, 106-108], Белоусова А.И. [73, 85, 109115], Беляева М.Ю. [1, 19, 116-120], Полежаева В.И. [12, 15, 16, 121-128], Путина Г.Ф. [20, 129-131], Сазонова В.В. [5, 14, 21, 49, 132-148], Седельникова А.В. [4, 811, 25, 48, 51, 54, 61, 70, 72, 77, 82, 84, 149-153], Сёмкина Н.Д. [74, 83, 154-163], W. Dong [42, 43, 164-166], Hu W.R. [63, 68, 167-171] и других авторов.

Исследованиям поля микроускорений в защищённой зоне микрогравитационных платформ посвящены работы Абрашкина В.И. [76, 172, 173], Акуленко [40, 174-177], Борисова А.Е. [39, 41, 178], Левтова В.Л. [37, 38,

179, 180], Пузина Ю.Я. [32, 181], Седельникова А.В. [9, 11, 48, 61, 72, 84, 149], Dong W. [164-166, 182, 183], Jones D.I. [33, 34], Liu C. [184-186], Ming C. [187189], Tryggvason B.V. [35, 36], Whorton M. [190-192] и других авторов.

Работы по исследованию поля микроускорений в защищённой зоне микрогравитационных платформ, установленных на МКА, в настоящее время практически отсутствуют.

Своевременность проектирования, производства, испытания и эксплуатация МКА ТН заключается в возможности существенно более интенсивного развития космических технологий с использованием МКА. Эти возможности практически не использованы в настоящее время, несмотря на широкое применение МКА. Создание и успешная эксплуатация МКА ТН даст серьёзное преимущество по срокам, стоимости и интенсивности реализации космических технологических проектов, а также оперативности внесения изменений при получении новых знаний и наработке опыта эксплуатации.

Однако созданию МКА ТН должны предшествовать исследования, связанные с обеспечением требований по микроускорениям, как важнейшей характеристики КА ТН [11, 61, 73]. Они будут служить основой для проектирования, производства, испытания и эксплуатация МКА ТН.

Сложность решаемой проблемы объясняется следующим.

1 Для МКА упругая его часть существенно больше влияет на движение относительно центра масс, чем для КА других классов.

Это отмечают авторы многих работ, например, [11, 30, 61, 73, 188, 190, 193].

2 Значимое влияние эффективности закона управления движением микрогравитационной платформы на выполнение требований по микроускорениям внутри её защищённой зоны.

3 Необходимость использования высокоточных средств измерений при реализации закона управления движением микрогравитационной платформы.

В этой связи необходима разработка проектного облика МКА ТН, способствующего полномасштабному использованию возможностей

микрогравитационных платформ по обеспечению требуемого уровня микроускорений в защищённой зоне.

Актуальность проблемы исследования динамических характеристик микрогравитационных платформ определяется широкими возможностями, которые открывают МКА ТН для развития космических технологий. Корректное описание динамических характеристик микрогравитационных платформ позволит эффективно проектировать современную космическую технику с учётом потребностей гравитационно-чувствительных процессов, успешно проводить на борту экспериментальные исследования и, в конечном счёте, обеспечит существенный прогресс в области космических технологий.

Актуальность настоящей диссертации заключается в том, что в ней на базе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика проектирования МКА ТН с микрогравитационной платформой, которая позволила создать его проектный облик. Проведена оценка поля микроускорений защищённой зоны микрогравитационной платформы, демонстрирующая способность удовлетворять требования по микроускорениям при реализации гравитационно-чувствительных процессов на борту МКА ТН. Это создаст условия для успешного проведения экспериментов, в том числе и в области космических технологий, расширяя области применения МКА.

Из актуальности диссертации следует её цель: совершенствование проектного облика малого космического аппарата для реализации гравитационно-чувствительных процессов с использованием микрогравитационных платформ путем разработки методики проектирования.

Объектом исследования является малый космический аппарат технологического назначения.

Предметом исследования является поле микроускорений внутри защищённой зоны микрогравитационной платформы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи, обоснованию и описанию которых посвящена первая глава.

1 Анализ проблемы реализации на борту КА гравитационно-чувствительных процессов.

2 Анализ проектного облика МКА ТН.

3 Анализ опыта применения микрогравитационных платформ для реализации гравитационно-чувствительных процессов.

4 Разработка концептуальной модели МКА ТН с микрогравитационной платформой.

5 Построение модели поля микроускорений внутренней среды микрогравитационной платформы, установленной на МКА ТН.

6 Разработка методики проектирования МКА ТН.

7 Разработка проектного облика МКА ТН с применением микрогравитационной платформы и учётом требований по микроускорениям.

8 Проведение численного моделирования поля микроускорений микрогравитационной платформы.

При решении этих задач получены результаты, обладающие научной новизной.

1 На основе анализа движения МКА при реализации на его борту гравитационно-чувствительных процессов предложена концепция проектирования МКА ТН, позволяющая разрабатывать методики проектирования МКА ТН и отличающаяся от известных использованием микрогравитационной платформы для удовлетворения требований по микроускорениям.

2 На основе анализа движения МКА с учётом основных возмущающих факторов построена модель поля микроускорений внутренней среды микрогравитационной платформы, установленной на МКА ТН, позволяющая оценивать величины микроускорений внутри защищённой зоны микрогравитационной платформы и отличающаяся от известных моделей учётом особенностей МКА по сравнению с КА других классов.

3 На основе предложенной концепции проектирования МКА ТН с применением известных методов проектирования и анализа построенной модели поля микроускорений внутренней среды микрогравитационной платформы,

установленной на МКА ТН, разработана методика проектирования, позволяющая создавать варианты проектного облика МКА ТН и отличающаяся от известных методик наиболее полным учетом специфики реализуемого гравитационно-чувствительного процесса.

4 На основе разработанной методики проектирования создан проектный облик МКА ТН, позволяющий удовлетворять требования по микроускорениям и отличающийся от известных возможностью реализации гравитационно-чувствительных процессов на борту МКА.

5 На основе предложенного проектного облика МКА ТН и построенных моделей проведено численное моделирование, результаты которого позволяют утверждать о возможности удовлетворения требований по микроускорениям на МКА и проведении на его борту гравитационно-чувствительных процессов.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Методика проектирования МКА ТН;

2) Модель поля микроускорений внутренней среды микрогравитационной платформы, установленной на МКА ТН;

3) Результаты численного моделирования поля микроускорений.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в

построении концептуальной модели МКА ТН с микрогравитационной платформой и проведении её декомпозиции.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в разработке методики проектирования МКА ТН с микрогравитационной платформой, удовлетворяющего требованиям по микроускорениям и предназначенного для реализации гравитационно-чувствительных процессов.

Соответствие паспорту специальности 2.5.13 - Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов.

П. 1 в части разработки математического и программно-алгоритмического обеспечения для выбора оптимальных облика и параметров МКА ТН.

П. 2 в части создания теоретической и методической баз, позволяющих обеспечить требуемые показатели качества по микроускорениям внутри защищённой зоны микрогравитационной платформы.

П. 5 в части разработки моделей и программного обеспечения для принятия оптимальных решений проектно-конструкторских задач при заданных ограничениях по микроускорениям.

П. 12 в части совершенствования эффективных способов применения МКА ТН для реализации гравитационно-чувствительных процессов с учётом требований по микроускорениям.

Методы исследования включают в себя анализ источников, формулировку задач, математическое моделирование движения МКА с микрогравитационной платформой с учётом основных возмущающих факторов и сравнение результатов, полученных в вычислительном эксперименте, с данными натурных испытаний. Использование системного подхода при создании проектного облика МКА ТН и метода Парето при выборе проектных параметров МКА ТН. Математическое моделирование основывается на применении известных законов теоретической механики, теории колебаний, включая метод конечных элементов.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, достигается корректным применением известных методов проектирования, законов механики, теории колебаний, а также сравнением полученных результатов с экспериментальными данными и результатами других авторов. Результаты работы апробированы на 31 международных и Всероссийских конференциях, опубликованы в 14 научных изданиях из перечня ВАК, в том числе по специальности 2.5.13 Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов - 8, а также 18 работ в ведущих мировых журналах, входящих в наукометрические базы Web of Science и Scopus.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ НА БОРТУ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ГРАВИТАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ПРОЦЕССОВ

1.1 Общие замечания

Проведение гравитационно-чувствительных процессов на борту МКА даёт целый ряд неоспоримых преимуществ. Многие исследователи [62, 72, 73, 75, 193] отмечают существенное снижение стоимости и сроков реализации космических проектов при использовании МКА. Это делает проведение космических экспериментов широкодоступным и позволяет осуществлять полномасштабные исследовательские программы с возможностью оперативного реагирования на открывающиеся в ходе реализации новые данные.

Важным преимуществом использования МКА для проведения технологических процессов является возможность создания МКА специально для реализации конкретного процесса с максимальным учётом всех его особенностей. Такая возможность не может быть реализована с помощью КА других классов из-за их многозадачности. Похожие выводы можно найти в работах [72, 73, 84, 149].

Идея использования базовой станции для многоразовой реализации гравитационно-чувствительных процессов, которая была высказана и запатентована ещё в начале этого века [194], несомненно, усилит преимущества МКА в области космических технологий. С одной стороны, будет решена проблема доставки результатов на Землю при отсутствии возможности использования на МКА спускаемой капсулы из-за его малых массогабаритных параметров. С другой стороны, дорогостоящее и, порой, уникальное технологическое оборудование может быть использовано многократно и даже в случае необходимости усовершенствовано во время технического обслуживания МКА на базовой станции.

Однако, кроме несомненных преимуществ использования МКА, есть и серьёзные проблемы, без решения которых эффективное использования МКА в области реализации гравитационно-чувстивтельных процессов невозможно. Одной из таких проблем является обеспечение требований по микроускорениям

на борту МКА. На эту проблему указывает ряд работ [11, 72, 73, 84, 149]. Анализу данной проблемы и будет посвящена настоящая глава диссертационной работы.

1.2 Анализ требований по микроускорениям для реализации гравитационно-чувствительных процессов

Требования по микроускорениям для успешной реализации гравитационно -чувствительных процессов всё время ужесточаются по мере разработки новых процессов. Для примера можно привести требования к некоторым конкретным процессам (таблица 1.1 [195, 196]) и графики желаемых и достижимых значений величин микроускорений (рисунки 1.1 [60], 1.2 [45, 198], 1.3 [29, 35, 37, 44, 199]), которые имеются в литературе.

Таблица 1.1 - Требуемый и достижимый уровни микроускорений

Процесс Требуемый уровень микроускорений, мкм/с2 Космический аппарат Дата запуска Достижимый уровень микроускорений, мкм/с2

Получение сверхчистого германия 100-1000 Skylab 1974 103-105

Выращивание монокристаллов 10-500 МИР 1986 103-104

Получение пенометалла 10-500 МКС Columbus 1998 102-103

Фотографирование с высоким разрешением 10-100 НИКА-T проект 10-20

Выращивание белковых структур 10-500 Tiangong-1 2011 102-103

Создание препаратов и лекарств 10-100 Бион-M №1 Фотон-M №4 SJ-10 2013 2014 2016 100-500

Направленная кристаллизация 0,1-1 Микрогравитационная платформа MAIS: Tiangong-2 Tiangong OKA-T Возврат-МКА 2016 2021 проект проект 1-10 (в защищённой зоне платформы)

Эксперименты по физике жидкостей 0,01-0,1 Микрогравитационная платформа на OKA-T проект 0,1-1 (в защищённой зоне платформы)

w, мкм/с2

ю3 ю2 10' 10" 10 1 10 2

<

• ►

<

____-< > —• ♦♦ -♦< ^ \ ► iSSP41000D

. . / И M ET РАН /

f. Гц

10 10 10 10 10 10

Рисунок 1.1 - Требования по микроускорениям:

верхняя кривая - документ SSP41000D [197] о проведении гравитационно-чувствительных экспериментов и процессов на МКС; нижняя кривая - требования

ИИМЕТ им. Байкова РАН (процитировано по [60])

а)

б)

а) на платформе Noncontact 6-DOF Lorentz Platform (процитировано по [198]); б) на платформе Maglev Vibration Isolation System (процитировано по [45]) Рисунок 1.2 - Уровень микроускорений (модель)

|.и am o.u a.2« е.м '.о-™

мкм/с2 _

JU-

IN 0.0t 0.1( 0.24 0.32 t.cym

а)

ю-4

„-1СГ5

(Л

10"" ......—'-'—.........'—...... -2-'-'-1-1-

Ю-2 10й 10° 10' О 20 40 60 80 100

Frequency (Hz) T¡me(s)

г) д) а) ВЗП-1К на ОК «Мир» (акселерометры ВМ-09 на корпусе ОК (слева) и внутри защищённной зоне ВЗП-1К (справа) [37]; б) MGIM на ОК «Мир» [199]; в) на МКС [35]; г) MAIS на Tiangong-2 [29]; д) MAIS на Tiangong [44]

Рисунок 1.3 - Уровень микроускорений (эксперимент) Многочисленные исследования (например, [1, 6, 9, 11, 12, 17, 20, 26, 62, 63, 129-131, 200-203]) показывают, что при направленной кристаллизации поле микроускорений внутренней среды КА создают движения конвективного типа. Они способствуют захвату неметаллической примеси в расплавы и образованию нескольких центров кристаллизации. В результате этого размеры монокристалла могут существенно уменьшаться. Эксперименты по направленной кристаллизации проводились в космосе, начиная с ДОС серии «Салют» [1, 5, 204, 205] и ОКС «Skylab» [6, 8, 11] (рисунок 1.4). На рисунке 1.5 показана установка «Кратер-ВМ» [1, 62, 206, 207], с помощью которой на ОК «Мир» в 1997 году был выращен монокристалл оксида цинка массой примерно около 130 г. Весь технологический процесс выращивания монокристаллов на установке «Кратер-ВМ» был рассчитан на 130 часов непрерывной работы и позволял выращивать монокристаллы диаметром до 50 мм [1, 62, 206, 207].

а) Установка «Вулкан» («Союз-6», 1969 год); б) Ростовая установка («8ку1аЬ»,

1973 год)

Рисунок 1.4 - Оборудование для экспериментов по космическим технологиям:

Рисунок 1.5 - Печь «Кратер-ВМ» для выращивания монокристаллов методом

бестигельной зонной плавки Влияние микроускорений на интенсивность движений конвективного типа позволила российским учёным провести исследования и создать датчик конвекции ДАКОН [20, 129-131, 208, 209], с помощью которого проводилась оценка микроускорений на ОК «Мир» (рисунок 1.6 [11]).

а) б) в)

а) внешний вид датчика; б) оценка микроускорений с помощью ДАКОН;

в) оценка микроускорений с помощью Alice-2 (процитировано по [11]) Рисунок 1.6 - Датчик конвекции ДАКОН В настоящее время активно развиваются аддитивные технологии ЭЭ-печати. Они всё глубже проникают и в аэрокосмическую отрасль, становясь практически незаменимыми [210-212]. Действительно, при ремонте оборудования на орбите, когда доставка комплектующих является весьма затруднённой, аддитивные технологии способны принести существенную пользу при изготовлении необходимых деталей прямо на борту ДОС. На рисунке 1.7 показана первая пробная деталь, изготовленная космонавтом С.В. Прокофьевым 28.11.2022 на российском ЭЭ-принтере на МКС [21Э].

Рисунок 1.7 - Пробная печать с помощью 3D-принтера на МКС (процитировано по [213])

Однако ведение 3Э-печати в условиях поля микроускорений вносит коррективы в реализацию аддитивных технологий в космосе [214-216]. Поэтому в настоящее время на МКС проводятся эксперименты по 3Э-печати [217]. Ряд специалистов (например [210, 218, 219]) отмечают, что в будущем можно осуществлять 3Э-печать крупногабаритных конструкций в космосе. Поэтому необходимо создавать условия для эффективной 3Э-печати с учётом требований по микроускорениям.

Таким образом, в настоящее время большинство гравитационно-чувствительных процессов выполняются на специализированных лабораторных модулях ДОС (МКС и ^а^о^). Часть экспериментов проводятся на КА специализированного назначения («Фотон», последний запуск 2014; «Бион», последний запуск 2013, планируется 2025; 81-10, запуск 2016; Т7-1 запуск 2016). Реализованных проектов МКА технологического назначения на момент написания диссертационной работы нет (материалов в открытой печати автором не найдено). Анализ требований по микроускорениям показывает необходимость совершенствования методов и средств создания благоприятных условий для реализации гравитационно-чувствительных процессов в космосе с целью успешного развития космических технологий.

1.3 Анализ проектного облика малого космического аппарата технологического назначения

МКА ТН должен удовлетворять ряду требований, важнейшими из которых являются требования по:

- микроускорениям;

- энерговооружённости;

- компоновке целевой аппаратуры.

Требования по микроускорениям были рассмотрены в предыдущем разделе. С точки зрения формирования проектного облика МКА ТН эти требования трансформируются в необходимость размещения во внутренней среде МКА микрогравитационной платформы с установкой целевой аппаратуры на этой платформе и обеспечение эффективного управления этой платформой для

выполнения ограничений по микроускорениям, наложенных реализуемым гравитационно-чувствительным процессом. При этом в данной диссертационной работе предполагается, что на МКА ТН выполняется один процесс. Это означает, что МКА ТН был специально спроектирован под вполне определённый гравитационно-чувствительный процесс с максимальным учётом специфики его реализации и единственной целевой задачей МКА ТН является выполнение данного процесса.

Как правило, гравитационно-чувствительные процессы являются энергоёмкими [11, 60-62, 73, 196, 200-204]. Это, например, привело к тому, что конструктивно-компоновочные схемы (ККС) технологических КА серии «Фотон» для первых аппаратов серии были лишены панелей солнечных батарей (ПСБ) и использовали только энергию аккумуляторов [11, 49, 51, 52, 55, 71]. Однако в дальнейшем модернизированные ККС («Фотон-М» № 4) включали в себя ПСБ [11, 50, 53, 90] (рисунок 1.8) в виду необходимости увеличения энергопотребления целевой и обеспечивающей аппаратуры КА.

а) б)

а) «Фотон-М» № 3; б) «Фотон-М» № 4 Рисунок 1.8 - Общий вид КА технологического назначения Несмотря на то, что на МКА ТН выполняется один процесс, необходимо, чтобы его ККС содержала ПСБ. Только таким образом можно добиться выработки необходимого количества электроэнергии для штатного функционирования целевой и обеспечивающей аппаратуры МКА ТН. Так, например, технологическая аппаратура «Ростовая установка» [220] имеет энергопотребление в штатном режиме около 165 Вт и максимальное - 235 Вт. В

то время как лётный и опытный образцы (ЛО и ОО) МКА «Аист» (рисунок 1.9 а) без ПСБ могут обеспечить лишь 15 Вт [221]. Оснащённый ПСБ МКА «Аист-2Д» (рисунок 1.9 б) вырабатывает более 285 Вт [222].

а) б)

а) лётный и опытный образцы МКА «Аист» [221]; б) «Аист-2Д» [222]

Рисунок 1.9 - Общий вид МКА

Таким образом, можно констатировать, что требования по энерговооружённости определяют наличие в ККС проектного облика МКА ТН больших упругих элементов в виде ПСБ.

Требования по компоновке целевой аппаратуры, включая микрогравитационную платформу, предполагают максимальное использование всех возможных конструктивных методов для снижения микроускорений. Эти методы описаны в работах [11, 61, 72, 196] и могут быть сведены к следующим рекомендациям [11]:

- оптимальное расположение технологического оборудования внутри МКА, предполагающее например, её размещение вблизи центра масс МКА для снижения микроускорений от вращательного движения;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Танеева Анастасия Сергеевна, 2026 год

- 31 с.

145. Сазонов, В.В. Обработка данных измерений угловой скорости и микроускорения, полученных на спутнике "ФОТОН-12" / В.В. Сазонов // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. - 2008. - № 62. - 32 с.

146. Богуславский, А.А. О влиянии микроускорений на распределение примеси в кристаллах INSB:TE, выращенных в орбитальном полете методом бестигельной зонной плавки / А.А. Богуславский, В.В. Сазонов, С.М. Соколов и др. // Космические исследования. - 2004. - Т. 42. - № 2. - С. 155-161.

147. Сазонов, В.В. Низкочастотные микроускорения на борту ИСЗ ФОТОН-11 / В.В. Сазонов, С.Ю. Чебуков, В.И. Абрашкин и др. // Космические исследования. 2004. - Т. 42. - № 2. - С. 185-200.

148. Сазонов, В.В. Квазистатические микроускорения на ИСЗ ФОТОН при его полете на высоких орбитах / В.В. Сазонов, В.И. Абрашкин, А.Е. Казакова и др. // Космические исследования. - 2004. - Т. 42. - № 2. - С. 201-208.

149. Седельников, А.В. Моделирование поля микроускорений в защищенной зоне виброзащитных устройств для реализации гравитационно-чувствительных процессов на борту малого космического аппарата технологического назначения / А.В. Седельников, А.С. Танеева // Омский научный вестник. Серия авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. - 2023. - Т. 7. - № 2. - С. 65-72.

150. Седельников, А.В. Исследование возмущающего воздействия на малый космический аппарат «Аист» по данным измерений магнитного поля Земли / А.В. Седельников, А.С. Танеева, В.В. Сердакова, А.С. Николаева, М.Е. Браткова / Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2022. - № 4. - С. 5-10.

151. Седельников, А.В. Проблемы обработки данных магнитного поля Земли средствами измерений научной аппаратуры «МАГКОМ» / А.В. Седельников, А.С. Филиппов, А.С. Горожанкина // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2017. - № 7. - С. 33-40.

152. Sedelnikov, A.V. Method of Taking into Account Influence of Thermal Shock on Dynamics of Small Satellite and its Use in Analysis of Microaccelerations / A.V. Sedelnikov, V.V. Serdakova, A.S. Nikolaeva // Microgravity Science and Technology. - 2023. -Vol. 35. - № 3. - 25.

153. Sedelnikov, A.V. Modeling the disturbing effect on the Aist small spacecraft based on the measurements data / A.V. Sedelnikov, V.V. Salmin // Scientific Reports. - 2022. - Vol. 12. - 1300.

154. Сёмкин, Н.Д. Измерение параметров магнитного поля и анализ возмущений на борту малых космических аппаратов "АИСТ" / Н.Д. Сёмкин, В.В.

Сазонов, К.Е. Воронов и др. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2015. - Т. 18. - № 4. - С. 67-73.

155. Сёмкин, Н.Д. Результаты работы научной аппаратуры "Космическая система компенсации микроускорений" / Н.Д. Сёмкин, И.В. Пияков // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2016. - Т. 15. - № 1. - С. 107-114.

156. Сёмкин, Н.Д. Система компенсации микроускорений малого космического аппарата "АИСТ" / Н.Д. Сёмкин, К.Е. Воронов, А.В. Пияков и др. // Приборы и техника эксперимента. - 2015. - № 4. - С. 117-124.

157. Сёмкин, Н.Д. Измерение параметров магнитного поля и анализ возмущений на борту малых космических аппаратов "АИСТ" / Н.Д. Сёмкин, В.В. Сазонов, К.Е. Воронов и др. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2015. - Т. 18. - № 4. - С. 67-73.

158. Сёмкин, Н.Д. Результаты экспериментов, полученных с помощью научной аппаратуры "МАГКОМ" И "МЕТЕОР" малого космического аппарата "АИСТ" / Н.Д. Сёмкин, К.Е. Воронов, А.М. Телегин и др. // Авиакосмическое приборостроение. - 2014. - № 7. - С. 30-43.

159. Сёмкин, Н.Д. научная аппаратура "БИОИМПЕДАНС" для космического аппарата "БИОН-М" № 1 / Н.Д. Сёмкин, К.Е. Воронов, А.М. Телегин и др. // Измерительная техника. - 2014. - № 10. - С. 63-65.

160. Сёмкин, Н.Д. Датчиковая аппаратура "ШТИЛЬ-М" для проведения экспериментов на космическом аппарате "РЕСУРС-П" / Н.Д. Сёмкин, К.Е. Воронов, Р.А. Помельников и др. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2014. - № 1 (43). - С. 210-221.

161. Сёмкин, Н.Д. Устройство компенсации угловых микроускорений технологического космического аппарата в режиме неуправляемого движения / Н.Д. Сёмкин, К.Е. Воронов, В.Г. Краснов и др. // Авиакосмическое приборостроение. - 2009. - № 2. - С. 10-17.

162. Сёмкин, Н.Д. Моделирование процессов уменьшения вращательных микроускорений малого космического аппарата "АИСТ" / Н.Д. Сёмкин, К.И. Вергунец, А.О. Овчаров и др. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2009. - Т. 12. - № 4. - С. 88-91.

163. Сёмкин, Н.Д. система компенсации вращательных микроускорений магнитным способом // Н.Д. Сёмкин, В.Л. Балакин, К.Е. Воронов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва. - 2007. - № 1 (12). - С. 64-80.

164. Zhang, J. Development of a New Microgravity Experiment Facility with Electromagnetic Launch / J. Zhang, W. Dong, Z. Wang // Microgravity Science and Technology. - 2021. - Vol. 33. - № 6. - DOI: 10.1007/s12217-021-09915-2.

165. Liu, W. Control performance simulation and tests for Microgravity Active vibration Isolation System onboard the Tianzhou-1 cargo spacecraft / W. Liu, Y. Zhang, Z. Li, W. Dong // Astrodynamics. - 2018. - Vol. 2. - № 12. - P. 1-22.

166. Dong, W., Electronic design for chinese microgravity active vibration isolation system. / W. Dong, L. Xi, Z. Li et al. // IAC-11-A2.5.6, CapeTown. - 2011.

167. Hu, W.R. Microgravity research in China / W.R. Hu // Advances in Space Research. - 1991. - Vol. 11. - № 7. - P. 381-384.

168. Wang, W. Effects of the orientation of microgravity on the concentration distribution in crstallization from solution / W. Wang, W.R. Hu // Advances in Space Research. - 1998. - Vol. 22. - № 8. - P. 1261-1264.

169. Hu, W.R. A new model of thermocapillary convection in floating half zone / W.R. Hu, Q.S. Chen, J.H. Han et al. // Advances in Space Research. - 1998. - Vol. 22. -№ 8. - P. 1203-1211.

170. Hu, W.R. Introduction to Physical Sciences Experiments Completed in SJ-10 Recoverable Satellite / W.R Hu, Q. Kang // Physical Science Under Microgravity: Experiments on Board the SJ-10 Recoverable Satellite. - 2019. - DOI: 10.1007/978-981-13-1340-0_1.

171. Kang, Q. Microgravity Experimental satellite SJ-10 / Q. Kang, W.R. Hu // Bulletin Chinese Academy of Science. - 2016. - Vol. 31. - № 5. - P. 574-580.

172. Абрашкин, В.И. Методы измерения и расчета микроускорений на борту низкоорбитальной космической микрогравитационной платформы / В.И. Абрашкин, А.Е. Казакова, В.В. Сазонов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2010. - № 2 (22). - С. 66-79.

173. Абрашкин, В.И. Методы и средства повышения эффективности низкоорбитальной космической микрогравитационной платформы: дисс. канд. техн. наук: 05.07.02 / Абрашкин Валерий Иванович. - Самара, 2004. - 187 с.

174. Акуленко, Л.Д. Квазиоптимальное управление вращением твердого тела вокруг неподвижной оси с учетом трения / Л.Д. Акуленко, Н.Н. Болотник, А.Е. Борисов и др. // Международный журнал компьютерных и системных наук. -2015. - Т. 54. - № 3. - С. 331- 348.

175. Акуленко, Л.Д. Управление кажущимся ускорением твердого тела, прикрепленного к подвижному основанию, с помощью карданного подвеса с двумя степенями свободы / Л.Д. Акуленко, Н.Н. Болотник, А.Е. Борисов и др. // Международный журнал компьютерных и системных наук. - 2012. - Т. 51. - № 3. - С. 339-348.

176. Акуленко, Л.Д. Оптимальное торможение вращений динамически симметричного тела с подвижной массой в сопротивляющейся среде / Л.Д. Акуленко, Я.С. Зинкевич, Д.Д. Лещенко и др. // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. - 2011. - № 2. - С. 20-26.

177. Акуленко, Л.Д. Управление боковой составляющей кажущегося ускорения твердого тела, закрепленного в двухстепенном подвесе на подвижном основании / Л.Д. Акуленко, Н.Н. Болотник, А.Е. Борисов и др. // Материалы конференции "Управление в технических, эргатических, организационных и сетевых системах". Под редакцией С.Н. Васильева, И.А. Каляева, Д.А. Новикова, Г.Г. Себрякова. - 2012. - С. 25-28.

178. Борисов, А.Е. Параметрическая оптимизация системы управления автоматической поворотной виброзащитной платформы для

микрогравитационных исследований / А.Е. Борисов, Г.А. Емельянов, С.А. Никитин // Космонавтика и ракетостроение. - 2013. - 3(72). - С. 147-155.

179. Левтов, В.Л. Определение квазистатических микроускорений на борту искусственного спутника по видеоизображению подвижных объектов / В.Л. Левтов, В.В. Романов, А.А. Богуславский и др. // Космические исследования. -2009. - Т. 47. - № 6. - С. 550-561.

180. Левтов, В.Л. Измерение вибрационных микроускорении на орбитальной станции МИР с помощью системы акселерометров ВМ-09 / В.Л. Левтов, В.В. Романов, Е.В. Бабкин и др. // Космические исследования. - 2004. - Т. 42. - № 2. - С. 172-184.

181. Пузин, Ю.Я. Экспериментальные исследования и выбор проектных параметров бортовой аппаратуры контроля состояния и компенсации микроускорений низкоорбитальной космической микрогравитационной платформы / Ю.Я. Пузин // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2010. - № 2 (22). - С. 134-144.

182. Zhang, Y.-K. Verification of the Microgravity Active Vibration Isolation System based on Parabolic Flight / Y.-K. Zhang, W. Dong, W. Liu // Microgravity Science and Technology. - 2017. - Vol. 29. - № 5. - P. 1-12.

183. Zhang, Y.-K. Verification of the Microgravity Active Vibration Isolation System based on air floating platform and parabolic flight / Y.-K. Zhang, W. Dong, W. Liu // AIAA SPACE Conference. - 2016. - DOI: 10.2514/6.2016-5297.

184. Liu, C. Recent advances in micro-vibration isolation / C. Liu, X. Jing, S. Daley // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2015. - Vol. 56-57. - P. 55-80.

185. Liu, C. Vibration isolation using a hybrid lever-type isolation system with an X-shape supporting structure / C. Liu, X. Jing, F. Li // International Journal of Mechanical Sciences. - 2015. - Vol. 98. - P. 169-177.

186. Liu, C. Band stop vibration suppression using a passive X-shape structured lever-type isolation system / C. Liu, X. Jing, Z. Chen // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2016. - Vol. 68-69. - P. 342-353.

187. Ming, C. Design, analysis and experimental investigation on the whole-spacecraft vibration isolation platform with magnetorheological dampers / C. Ming, J. Xing, Z. Chen et al. // Smart Materials and Structures. - 2019. - Vol. 28. - № 7. -075016.

188. Ming, C. Design, Analysis, and Experimental Evaluation of a Magnetorheological Damper With Meandering Magnetic Circuit / C. Ming, Z.B. Chen, J.W. Xing // IEEE Transactions on Magnetics. - Vol. 54. - № 5. - DOI: 10.1109/TMAG.2018.2797090.

189. Ming, C. A novel parametric model for magnetorheological dampers considering excitation characteristics / C. Ming, Z. Chen1, W. Liu // Smart Materials and Structures. - 2020. - Vol. 29. - № 4. - 045002.

190. Grodsinsky, C.M. A Survey of Active Vibration Isolation Systems for Microgravity Applications / C.M. Grodsinsky, M.S. Whorton // Journal of Spacecraft and Rockets. - 2000. - Vol. 37. - № 5. - P. 586-596.

191. Whorton, M.S. Microgravity vibration isolation for the International Space Station / M.S. Whorton // AIP Conference Proceedings. - 2000. - Vol. 504. - № 1. -605-610.

192. Whorton, M.S. g-LIMIT - A microgravity vibration isolation system for the International Space Station / M.S. Whorton // Conference and Exhibit on International Space Station Utilization. - 2001. - doi.org/10.2514/6.2001-5090.

193. Орлов, Д.И. Алгоритм управления малым космическим аппаратом технологического назначения для создания благоприятных условий по микроускорениям: дисс. канд. техн. наук: 05.13.01 / Орлов Денис Игоревич. -Казань, 2021. - 125 с.

194. Алавердов, В.В. Многофункциональный обслуживаемый космический аппарат и способ проведения многоцелевых научно-прикладных исследований с помощью этого космического аппарата / В.В. Алавердов, Н.А. Анфимов, В.В. Борисов // Патент RU 2181094 C1 29.08.2000.

195. Sedelnikov, A.V. Modeling of microaccelerations caused by running of attitude-control engines of spacecraft with elastic structural elements / A.V. Sedelnikov // Microgravity Scie^e and Technology. - 2016. - vol. 28. - № 5. - P. 491-498.

196. Молявко, Д.П. Разработка метода активного контроля микроускорений на стадии эксплуатации космического аппарата: дисс. канд. техн. наук: 05.07.07 / Молявко Дарья Павловна.- Омск, 2017. - 134 с.

197. Perry, J. Advanced Exploration Systems Atmosphere Resource Recovery and Environmental Monitoring / J. Perry, M. Abney, R. Conrad // NASA/TP. - 2016. -218228. - 264 p.

198. Zhou, X. Dynamic Modeling and Active Vibration Isolation of a Noncontact 6-DOF Lorentz Platform Based on the Exponential Convergence Disturbance Observer / X. Zhou, W. Chen, F. Zhao // Shock and Vibration. - 2021. -Vol. 2021. - 6641863.

199. Grodsinsky, C.M. Microgravity Vibration Isolation Technology: Development To Demonstration / C.M. Grodsinsky // NASA/TM. - 1993. - 106320. -273 p.

200. Земсков, В.С. Гравитационная чувствительность расплавов при выращивании кристаллов InSb:Te методами Бриджмена и бестигельной зонной плавки в условиях микрогравитации / В.С. Земсков, М.Р. Раухман, В.П. Шалимов // Космические исследования. - 2001. - Т. 39. - №4. - С. 375-383.

201. Земсков, В.С. На пути к пониманию процессов выращивания из расплавов кристаллов полупроводников в невесомости на космических аппаратах / В.С. Земсков, М.Р. Раухман, В.П. Шалимов; под общ. ред. Лякишева Н.П. - М.: ЭЛИЗ. - 1998. - С. 295-317.

202. Земсков, В.С. Особенности кристаллизации многокомпонентных сплавов в условиях невесомости / В.С. Земсков, М.Р. Раухман, Е.А. Козицына // Физика и химия обраб. материалов. - 1985. - №5. - С. 44-49.

203. Земсков, В.С. Влияние расположения ростовых установок на борту космического аппарата на микрогравитационные условия проведения экспериментов (на примере БЗП InSb:Te на ИСЗ ФОТОН-3) / В.С. Земсков, М.Р.

Раухман, В.П. Шалимов и др. // Космические исследования. - 2004. - T. 42, № 2. -С. 144-154.

204. Ёлкин, К.С. Развитие и перспективы микрогравитационных технологических экспериментов в околоземном космосе / К.С. Ёлкин, А.И. Иванов, В.И. Миронов и др. // Космонавтика и ракетостроение. - 2021. - № 3(120). - С. 33-40.

205. Lendvay, E. The growth of GaSb under microgravity conditions / E. Lendvay, M. Harsy, T. Gorog et al. // Journal of Crystal Growth. - 1985. - Vol. 71. -№ 3. - Р. 538-550.

206. Голышев, В.Д. Компьютерное управление процессом выращивания монокристаллов из расплава методом осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации / В.Д. Голышев, M.A. Гоник, В.Б. Цветовский и др. // Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2002.

- №5. - С. 49-55.

207. Гоник, М.А. Выращивание монокристаллов с использованием погруженного ОТФ нагревателя в строго контролируемых тепловых условиях. -дисс. доктора технических наук. - Москва. - 2020. - 324 с.

208. Бессонов, О.А. Математическое моделирование конвекции в датчике «Дакон» в условиях реального космического полета / О.А. Бессонов, В.И. Полежаев // Космические исследования. - 2001. - T. 32, № 2. - С. 170-178.

209. Бабушкин, И.А. Измерение инерционных микроускорений с помощью конвективных датчиков / И.А. Бабушкин, А.Ф. Глухов, В.А. Демин и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2009.

- № 2. - С. 72 - 77.

210. 3D Printing in Space / editing by R.H. Latiff et al. Washington, DC: The National Academies Press. - 2014. - 106 p.

211. Karkun, M.S. 3D Printing Technology in Aerospace Industry - A Review / M.S. Karkun, Dharmalingam S. // International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace. - 2022. - Vol. 9. - № 2. - 4.

212. Ishfaq, K. Opportunities and challenges in additive manufacturing used in space sector: a comprehensive review / K. Ishfaq, M.A. Maqsood, M.A. Mahmood et al. // Rapid Prototyping Journal. - 2022. - Vol. 28. - № 10. - P. 2027-2042.

213. Петелин, Д.А. Космонавт Прокопьев запустил пробную 3D-печать в космосе [Электронный ресурс] // ТАСС. - 2022. - Режим доступа: https://tass.ru/kosmos/16445027 (дата обращения 20.07.2023).

214. Prater, T. Analysis of Specimens from Phase I of the 3D Printing in Zero G Technology Demonstration Mission / T. Prater, Q. Bean, N. Werkheiser et al. // Rapid Prototyping Journal. - 2017. - Vol. 23. - № 6. - P. 1212-1225.

215. Prater, T. 3D Printing in Zero G Technology Demonstration Mission: Complete Experimental Results and Summary of Related Material Modeling Efforts / T. Prater, N. Werkheiser, F. Ledbetter et al. // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2019. - Vol. 101. - P. 391-417.

216. Prater, T. Summary Report on Phase I Results from the 3D Printing in Zero-G Technology Demonstration Mission / T. Prater, Q. Bean, T. Beshears et al. // NASA/TP-2016-219101. - 2016. - Vol. I. - 134 p.

217. Космонавты на МКС печатают образцы из полимеров на российском 3D-принтере [Электронный ресурс] // Роскосмос. Новости. - 2023. - Режим доступа: https://www.roscosmos.ru/38715/ (дата обращения 20.07.2023).

218. Беспалов, В.А. О возможности 3D-печати крупногабаритных конструкций в космосе / В.А. Беспалов, Т.И. Беспалова, А.В. Погребной и др. // Космонавтика и ракетостроение. - 2021. - № 2(119). - С. 119-129.

219. Zhang, Q. Smart Three-dimensional Lightweight Structure Triggered from a Thin Composite Sheet Via 3D Printing Technique / Q. Zhang, K. Zhang, G. Hu // Science Report. - 2016. - Vol. 6. - 22431.

220. Научная аппаратура «Ростовая установка» [Электронный ресурс] // Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники Российской академии наук. - Режим доступа:

https://www.sdbireras.ru/predpriyatie/razrabotki/nauchnaya-apparatura-rostovaya-ustanovka (дата обращения 25.07.2023).

221. Кирилин, А.Н. Малые космические аппараты серии «Аист» (проектирование, испытания, эксплуатация, развитие) / А.Н. Кирилин, С.И. Ткаченко, В.В. Салмин и др. - Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2017. - 348 с.

222. Кирилин, А.Н. Опытно-технологический малый космический аппарат «Аист-2Д» / А.Н. Кирилин, Р.Н. Ахметов, Е.В. Шахматов и др. - Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2017. - 324 с.

223. Taneeva, A.S. Analysis of the requirements for microaccelerations and the design appearance of a small spacecraft for technological purposes / A.S. Taneeva // E3S Web of Conferences. - 2023. - Vol. 458. - 03006. -https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345803006.

224. Седельников, А.В. Оценка эффективности программно-аппаратного средства обеспечения и контроля угловой скорости вращения малого космического аппарата / А.В. Седельников, Ю.Я. Пузин, А.С. Филиппов и др. // Вестник Московского авиационного института. - 2018. - Т. 25. - № 4. - C. 152162.

225. Седельников, А.В. Влияние температурных деформаций упругих элементов на динамику КА типа «НИКА-Т» / А.В. Седельников, М.И. Казарина // Вестник Московского авиационного института. - 2011. - т. 18. - № 2. - C. 47-51.

226. Sedelnikov, A.V. Using the -Bdot Algorithm to Reduce the Angular Velocity of Rotation for the Aist Small Spacecraft Pilot Model / A.V. Sedelnikov, D.I. Orlov, E.S. Khnyryova et al. // Advances in Transdisciplinary Engineering. - 2022. -Vol. 24. - P. 239-249.

227. Овчинников, М.Ю. Магнитные системы ориентации малых спутников / М.Ю. Овчинников, В.И. Пеньков, Д.С. Ролдугин и др. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. - 366 с.

228. Sedelnikov, A.V. Investigation of the rotational motion stability of the AIST small spacecraft prototype according to the measurements of the Earth's magnetic

field / A.V. Sedelnikov, A.S. Taneeva, E.S. Khnyryova, et al. // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - Vol. 1901. - 012022.

229. Taneeva, A.S. Model of a microgravity platform based on the mechanical principle of operation / A.S. Taneeva, M.E. Bratkova, U.V. Maslova // E3S Web of Conferences. - 2024 - Vol. 531. - 01009. - doi.org/10.1051/e3sconf/202453101009.

230. Филиппов, А.С. Информационно-измерительная система контроля угловой скорости вращательного движения малого космического аппарата: дисс. канд. техн. наук: 2.2.11 / Филиппов Александр Сергеевич. - Самара, 2021. - 143 с.

231. Sedelnikov, A. Investigation of the Applicability of the Boer Formula for Estimating the Angular Velocity of Rotation of a Small Spacecraft by Measuring the Components of the Induction Vector of the Earth's Magnetic Field in Evaluating Micro-Accelerations and Forming Control Laws / A. Sedelnikov, R. Skidanov, A. Taneeva, L. Manukyan, M. Ivanushkin, M. Mordanov // Preprints. - 2024. -https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-4665280/v1.

232. Sedelnikov, A. Construction and Verification on the Isoi Small Spacecraft (SXC3-219) Models for Estimating the Methodological Error in Calculating the Angular Velocity Based on On-Board Measurements of the Induction Vector of the Earth's Magnetic Field / A. Sedelnikov, R. Skidanov, L. Manukyan, M. Ivanushkin, M. Mordanov // Preprints. - 2024. - 2024071899. -https://doi.org/10.20944/preprints202407.1899.v1.

233. Taneeva, A.S. Modeling the dependence of the specific impulse on the temperature of the heater of an electrothermal micro-motor based on the results of its tests / A.S. Taneeva, V.V. Lukyanchik, E.S. Khnyryova // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - Vol. 2096(1). - 012059.

234. Kartavykh, A.V. A technological test of the MIR-station orbital flight modes for semiconductor single crystal growth / A.V. Kartavykh, E.S. Kopeliovich, M.G. Mil'vidskii, V.V. Rakov // Instruments and Experimental Techniques. - 2001. -Vol. 44 (1). - P. 100-102.

235. Winisdoerffer, F. Assessment of crew operations during internal servicing of the Columbus Free-Flyer by Hermes Freedom / F. Winisdoerffer, A. Lamothe, J.C. Bourdeau'hui // Acta Astronautica. - 1991. - Vol. 25. - № 1. - P. 23-41.

236. Kozawa, H. Japanese ISS program involvement / H. Kozawa // Acta Astronautica. - 2004. - Vol. 54. - № 11-12. - P. 787-788.

237. Sedelnikov, A.V. The usage of fractal quality for microacceleration data recovery and for measuring equipment efficiency check / A.V. Sedelnikov // Microgravity Science and Technology. - 2014. - Vol. 26. - № 5. - P. 327-334.

238. Космический аппарат «Бион-М» №1 [Электронный ресурс] // АО «РКЦ «Прогресс». - Режим доступа: https://www.samspace.ru/products/ satellites_of_scientific_purpose/ka_bion_m_1/ (дата обращения 10.10.2023).

239. Китай запустил в космос научно-исследовательский спутник [Электронный ресурс] // РИА «Новости». - Режим доступа: https://news.ifeng.com/a/ 20151231/46901774_0.shtml/ (дата обращения 10.10.2023).

240. Киселев А.И., Медведев А.А., Меньшиков В.А. Космонавтика на рубеже тысячелетий: итоги и перспективы. - М.: Машиностроение, 2001. - 668 с.

241. Hakvoort, W.B.J. Active vibration isolation by model reference adaptive control / W.B.J. Hakvoort, G.J. Boerrigter, M.A. Beijen // IFAC PapersOnLine. - 2020.

- Vol. 53. - № 2. - P. 9144-9149.

242. Zhang, J. Dynamic characteristics of vibration isolation platforms considering the joints of the struts / J. Zhang, Z. Guo, Y. Zhang // Acta Astronautica. -2016. - Vol. 126. - 120-137.

243. Carter, S.D. Vibration isolation mounting system / S.D. Carter, P.H. Bastin // Патент US5419528A 30.05.1995.

244. Lia, M. The pointing and vibration isolation integrated control method for optical payload / M. Lia, Y. Zhang, Y. Wang, Q. Hu, R. Qi // Journal of Sound and Vibration. - 2019. - Vol. 438. - P. 441-456.

245. Kawak, B.J. Development of a low-cost, low micro-vibration CMG for small agile satellite applications / B.J. Kawak // Acta Astronautica. - 2017. - Vol. 131.

- P. 113-122.

246. Fialho, I. Design, Implementation and On-Orbit Evaluation of Robust Hoo Controllers for Active Microgravity Isolation / I. Fialho, G. Bushnell, J. Allen, N. Quraishi // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit. - 2003. -https://doi.org/10.2514/6.2003-5431.

247. Qian, Y. Development of Active Microvibration Isolation System for Precision Space Payload / Y. Qian, Y. Xie, J. Jia et al. // Applied Science. - 2022. -Vol. 12. - 4548. - https://doi.org/10.3390/app12094548.

248. Kim, Y. Magnetic force driven six degree-of-freedom active vibration isolation system using a phase compensated velocity sensor / Y. Kim, S. Kim, K. Park // Review of Scientific Instruments. - 2009. - Vol. 80. - 045108.

249. Hampton, R.D. Microgravity vibration isolation: An optimal control law for the one-dimensional case / R.D. Hampton, Grodsinsky, C.M., Allaire, P.E. et al. // NASA Technical Reports. - 1991. - № 19910011893. - P. 413-476.

250. Kim, Y.K. Equations of Motion for the g-LIMIT Microgravity Vibration Isolation System / Y.K. Kim, M.S. Whorton // NASA Technical Reports. - 2001. - TM 2001-211301. - 36 p.

251. Calhoun, P.C. Optimal control design using an H2 method for the Glovebox Integrated Microgravity Isolation Technology (G-LIMIT) / P.C. Calhoun, R.D. Hampton // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, USA. -2002. - AIAA 2002-5020.

252. Sun, L.L. Evaluation of the performance of a passive-active vibration isolation system / L.L. Sun, C.H. Hansen, C. Doolan // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2015. - Vol. 50-51. - P. 480-497.

253. Edberg, D. Results of the STABLE microgravity vibration isolation flight experiment / D. Edberg, R. Boucher, D. Schenck // NASA Technical Reports. - 1996. -№ NASA-CR-204599. - P. 567-581.

254. Edberg, D. Performance assessment of the STABLE Microgravity Vibration Isolation Flight Demonstration / D. Edberg, R. Boucher, G.S. Nurre et al. // 38th Conference Structures, Structural Dynamics, and Materials. - 1997. - DOI: 10.2514/6.1997-1202.

255. Edberg, D.L. STABLE microgravity isolation flight demonstration / D.L. Edberg, G.S. Nurre // Proceding SPIE 2809, Space Processing of Materials. - 1996. -https://doi.org/10.1117/12.244348.

256. Bushnell, G.S. Microgravity performance flight characterization of an International Space Station active rack isolation prototype system / G.S. Bushnell, M.D. Becraft // Proceedings of the 16th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference. - 1999. - 6430343. - DOI: 10.1109/IMTC.1999.776757.

257. Lofton, R. International Space Station Phase 1 Risk Mitigation and Technology Demonstration Experiments / R. Lofton, C. Conley // 48Th International Astronautical Congress. International Astronautical Federation Press, Turin. - 1997.

258. Bushnell, G. Active rack isolation system development for the International Space Station / G. Bushnell, T. Anderson, M. Becraft // 38th Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. - 1997.- https://doi.org/10.2514Z6.1997-1203.

259. Борисов, А.Е. Алгоритм робастного управления бортовой системы углового слежения / А.Е. Борисов, Г.А. Емельянов // Космонавтика и ракетостроение. - 2013. - № 2 (71). - С. 90-97.

260. Васильев, В.И. Основы создания и совершенствования технических средств подготовки космонавтов к выполнению научно-прикладных исследований и экспериментов на РС МКС / В.И. Васильев, Е.В. Попова, П.А. Сабуров // Пилотируемые полёты в космос. - 2020. - № 1(34). - С. 72-85.

261. Исследование критических и околокритических явлений в условиях микрогравигации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://tsniimash.ru/science/scientific-experiments-onboard-the-is-rs/cnts/ experiments/krit/ (05.12.2023).

262. Исследование управления режимами тепломассообмена в условиях микрогравитации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://tsniimash.ru/science/scientific-experiments-onboard-the-is-rs/cnts/ experiments/konkon/ (05.12.2023).

263. Zhu, T. Vibration isolation using six degree-of-freedom quasi-zero stiffness magnetic levitation / T. Zhu, B. Cazzolato, W.S.P. Robertson et al. // Journal of Sound and Vibration. - 2015. - Vol. 358. - P. 48-73.

264. Zhang, Y.K Verification of the Microgravity Active Vibration Isolation System based on Parabolic Flight / Y.K Zhang, W.B. Dong, W. Liu // Microgravity Science and Technology. - 2017. - vol. 29. - № 5. - P. 415 - 426.

265. Wu, Q. Modeling and control of a six degrees of freedom maglev vibration isolation system / Q. Wu, N. Cui, S. Zhao et al. // Sensors. - 2019. - Vol. 19. - 3608. -https://doi.org/10.3390/s19163608.

266. Le, T.D. A vibration isolation system in low frequency excitation region using negative stiffness structure for vehicle seat / T.D. Le, K.K. Ahn // Journal of Sound and Vibration. - 2011. - Vol. 330. - P. 6311-6335.

267. Liu, C. Recent advances in micro-vibration isolation / C. Liu, X. Jing, S. Daley // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2015. - Vol. 56-57. - P. 55-80.

268. Никаноров С. П., Введение в концептуальное проектирование АСУ: анализ и синтез структур / С.П. Никаноров, Н.К. Никитина, А.Г. Теслинов. - М.: РВСН, 1995.- 234 с.

269. Оптнер, С.Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / С.Л. Оптнер. - М.: Сов. радио, 1969.-69 с.

270. Сорокин, В.С. Автоматизация начальных стадий проектирования систем охлаждения с жидким и газообразным рабочим телом: дисс. канд. техн. наук: 05.13.12 / Сорокин Вадим Сергеевич. - Волгоград, 2020. - 293 с.

271. Ярушин, С.Г. Проектирование нестандартного оборудования / С.Г. Ярушин, А.Г. Схиртладзе. - Пермь.: Изд-во ПГТУ, 2004.-440 с.

272. Zhang, X. Some key technics of drop tower experiment device of National Microgravity Laboratory (China) (NMLC) / X. Zhang, L. Yuan, W. Wu et al. // Science in China Ser. E Engineering & Materials Science. - 2005. - Vol.48, № 3. - P. 305-316.

273. Bisht, K.S. Phase Separation in Porous Media Integrated Capillary Channels / K.S. Bisht, M.E. Dreyer // Microgravity Science and Technology. - 2020. -Vol. 32. - №6. - Р. 1001-1018.

274. Kibo Handbook: Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) Human Space System and Utilization Program Group. - 2007. - 130 p.

275. Kerber, F. Control concepts for an active vibration isolation system / F. Kerber, S. Hurlebausb, B.M. Beadle et al. // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2007. - Vol. 21. - P. 3042-3059.

276. Saberi, M. Control of the Magnetic Suspension System with a Three-degree-of-freedom Using RBF Neural Network Controller / M. Saberi, H. Altafi, S.M. Alizadeh // International Journal of Computer and Electrical Engineering. - 2012. -Vol.4. - № 2. - 121-126.

277. Guangwei, S. The Research on the Model of a Magnetic Suspension System / S. Guangwei, C. Weigong, R. Meisinger // Electric Machine and Control. -2005. - Vol. 9. - № 2, P. 187-190.

278. Beadle, B.M. Modeling and parameter identification of an active antivibration system / B.M. Beadle, S. Hurlebaus, U. Stoebener et al. // Proceding SPIE 5760, Smart Structures and Materials. - 2005. - Vol. 5760. -https://doi.org/10.1117/12.598123.

279. Sedelnikov, A.V. Estimation of the microaccelerations on an automatic rotary vibration isolation device / A.V. Sedelnikov, A.S. Taneeva, L.A. Manukyan // Space: Science and Technology (United States) 2025. - Vol. 5. - 0292.

280. Сафронов С.Л. Современные подходы к созданию малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на базе унифицированных платформ: монография / С.Л. Сафронов [и др.]; под ред. засл. деятеля науки РФ, д-ра техн. наук, проф. В.В. Салмина. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2019. - 276 с.

281. Есипов, Б. А. Методы исследования операций: учебное пособие / Б. А. Есипов. - 2-е изд., испр. и доп. - Санкт-Петербург: Лань, 2021. - 304 с.

282. Sumathi, R.R. Development of Large-Diameter and Very High Purity Ge Crystal Growth Technology for Devices / R.R. Sumathi, A. Gybin, K.-P. Gradwohl et al. // Crystal Research and Technology. - 2023. - Vol. 58. - № 5. - 2200286.

283. Ecklebe, S. Toward Model-Based Control of the Vertical Gradient Freeze Crystal Growth Process / S. Ecklebe, F. Woittennek, C. Frank-Rotsch et al. // IEEE Transactions on Control Systems Technology. -2022. - Vol. 30. - № 1. - 384-391.

284. Witt, A.F. Crystal Growth and Steady-State Segregation under Zero Gravity: InSb / A.F. Witt, H.C. Gatos, M. Lichtensteiger et al. // Journal of The Electrochemical Society. - 1975. - Vol. 122. - № 2. - 276-285.

285. Седельников, А.В. Оценка угловой скорости вращения малого космического аппарата «Аист-2Д» по данным измерений вектора индукции магнитного поля Земли / А.В. Седельников, А.С. Танеева, Е.В. Чугунков и др. // Авиакосмическое приборостроение. - 2023. - № 5. - С. 14-20.