Карцан И.Н. «Концепция развития межспутниковой лазерной связи» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 2, с. 247-249 (2023)

Актуальность данной научно-исследовательской работы продиктована необходимостью обеспечения более высоких требований к точностным характеристикам навигационного поля, создаваемого космическими аппаратами навигационной системы ГЛОНАСС, для выполнения высоких требований по точностным характеристикам навигационных определений на длительных интервалах автономной работы космических аппаратов, выдвигаемых потребителями в настоящее время. В представленной концепции развития используются последние достижения лазерной и радиотехнической техники как для увеличения пропускной способности, помехоустойчивости передающей информации, а также уменьшения массы и энергопотребления бортовой техники, так и для проведения межспутниковых измерений дальности и синхронизации бортовых шкал времени космических аппаратов навигационных систем, в том числе и для привязки системной шкалы времени космических навигационных систем (или групповой орбитальной шкалы времени) к шкале времени Государственного эталона времени и частоты. Обеспечение точной работы системы лазерного наведения в условиях космоса считается одной из критически значимых задач, так как её полномасштабные испытания на Земле почти неосуществимы. Проанализированы ключевые экспериментальные, а также опытные работы согласно задачам построения оптических линий меж- спутниковой связи. Ключевые слова: космический аппарат, бортовая лазерная система, эфемериды, пропускная способность, межспутниковые измерения, линия связи.

Кустов Н.Д., Евдокимов К.С., Шахматов А.В. «Интегрированная космическая сеть: обоснование архитектурных и технических решений космической миссии ReshUCube-2» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 2, с. 260-272 (2023)

Космические миссии с применением малых космических аппаратов типа CubeSat получили широкое распространение. В связи с этим перспективным направлением развития данной отрасли являются интегрированные космические сети. В данной работе предложена архитектура такой сети. Планируется, что первым узлом данной сети станет аппарат ReshUCube-2. Были определены функциональные требования и технические ограничения описанной архитектуры. На основе требований проведен обзор и сравнительный анализ сетевых протоколов и технологий разных уровней. В результате предложен сетевой стек, который соответствует данным требованиям. Ключевыми протоколами в стеке были выбраны: LoRa, 802.15.4, IPv6, 6LoWPAN, RPL, TCP, UDP и CoAP. Предложены методы программной и аппаратной реализации узлов сети. Продемонстрирован тестовый стенд на основе специально разработанных унифицированных устройств, на котором предлагается отрабатывать функции сетевого взаимодействия. Также показана тестовая плата полезной нагрузки для малых космических аппаратов – узлов космического сегмента. Полученные результаты будут использованы в процессе разработки будущих космических миссий СибГУ им. М.Ф. Решетнева. Кроме того, результаты могут быть полезны при проектировании сетей интернета вещей, интернета транспортных средств и подобных сетей. Результаты работы могут также послужить основой для будущих исследований в области сетевых технологий, цифровой обработки сигналов, межспутникового взаимодействия и космических информационных систем.

Воронин С.Т. «Численное моделирование сверхзвукового потока газов в коническом сопле с локальным подогревом плазмой и результаты экспериментов» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 2, с. 309-324 (2023)

Приводятся результаты основных теоретических расчётов и некоторых экспериментов по локальному подогреву низкотемпературной плазмой сверхзвукового потока газов внешним индуктором при ионизации газов в керамическом коническом сопле, осуществляемой посредством мощного высокочастотного электромагнитного поля. В основе численных расчётов лежат положения электромагнитной теории поля на основе уравнений Максвелла, Навье–Стокса для газодинамики, Саха–Эггерта для ионов и электронов, которые дают возможность рассчитать основные параметры индуктора и необходимую удельную мощность для подогрева низкотемпературной плазмой сверхзвуковых многокомпонентных газовых потоков. Использована модель безвихревого (ламинарного) сверхзвукового стационарного потока газов и проведено математическое моделирование его движения в коническом сопле с целью возможного использования эффекта дополнительного подогрева газового потока низкотемпературной плазмой для увеличения эффективности работы жидкостного ракетного двигателя. Установлено, что, для осуществления эффективного подогрева газового потока низкотемпературной плазмой в расчётном диаметре, требуется проводимость газов не менее σs≥200 1/Ω·м для исходной температуры Та=2528–2674К и частоты f=27,12 МГц, что неосуществимо даже при наличии высокой концентрации примесей на основе щелочных металлов. Поэтому был разработан специальный прибор – ионизатор для камеры сгорания. Использование ионизатора позволяет достигнуть указанной проводимости для давления в камере сгорания 15 МПа. Расчёты показывают на возможность эффективного подогрева низкотемпературной плазмой сверхзвукового потока газов в начальном объёме конического сопла, который прилегает к критическому сечению жидкостного ракетного двигателя. Это позволит в дальнейшем значительно увеличить его удельный импульс и тягу на старте у поверхности Земли вследствие увеличения скорости потока газов в расчётном сечении. Также определено, что пристеночная область конического сопла обладает значительным градиентом температуры в радиальном направлении, тогда как вдоль оси симметрии конического сопла рост температуры имеет линейную зависимость. Результаты численного моделирования качественно согласуются с проведёнными экспериментами в кварцевом реакторе, охлаждаемом водой, что позволяло использовать разнообразные газовые и газо-жидкостные смеси для выбора топлива с оптимальным составом компонентов. Приводятся предварительные данные, полученные на рабочем стенде с тепловой мощностью кварцевого реактора, не превышавшей 4 кВт. Ключевые слова: низкотемпературная плазма, скин-слой, удельная высокочастотная мощность, давление магнитного поля, кварцевый реактор, окислитель нового типа.