Моделирование потока разреженного газа в воздухозаборнике спутника на сверхнизкой околоземной орбите
Коллектив ученых из МГУ провел моделирование течения разреженного газа внутри воздухозаборника космического аппарата на сверхнизкой околоземной орбите (высотой 120–150 км). Основная задача воздухозаборника — захватить часть набегающего потока и привести этот газ в состояние, пригодное для подачи в ионизационную камеру двигателя. Удалось установить зависимость компрессии газа в воздухозаборнике от геометрических параметров воздухозаборника, ориентации аппарата относительно набегающего потока и свойств материалов поверхности.
Исследования связаны с решением амбициозной задачи освоения сверхнизких орбит Земли, которая решается совместными усилиями физического факультета, механико-математического факультета и факультета космических исследований рамках Научно-образовательной школы МГУ “Фундаментальные и прикладные исследования космоса”. На сверхнизких орбитах космический аппарат испытывает заметное аэродинамическое сопротивление. Чтобы его компенсировать, требуется обеспечить двигатель необходимым количеством рабочего тела, то есть газом, который ионизируется, разгоняется и выбрасывается с огромной скоростью через сопло двигателя, создавая тягу.
“Мы рассмотрели вариант, когда рабочее тело для двигателя собирается прямо из набегающего потока. Для этого аппарат оснащается воздухозаборником, основная задача которого состоит в обеспечении необходимого потока и плотности газа в ионизационной камере двигателя. Мы указали на существующие в литературе принципиальные ошибки при моделировании таких течений, а также показали некорректность рассмотрения воздухозаборника в отрыве от следующих за ним элементов внутреннего тракта аппарата”, — рассказал Артем Якунчиков, доцент кафедры инженерной механики и прикладной математики механико-математического факультета МГУ.
Аэродинамическая задача решалась с помощью метода событийного молекулярно-динамического моделирования в трехмерной постановке. Набегающий поток описывался миллионами молекул, параметры которых соответствовали параметрам атмосферы на изучаемой высоте (140 км). Молекулы взаимодействовали с элементами конструкции аппарата, а также между собой. В результате такого моделирования были получены поля всех термодинамических параметров внутри воздухозаборника и в области предполагаемой ионизации, а также силы и тепловые потоки ко всем поверхностям. Это позволило сделать несколько практически значимых выводов о геометрических параметрах воздухозаборника, влиянии закона рассеяния молекул на поверхностях аппарата и угла атаки на компрессию и расход газа в таких системах.
Источник
📖 Yakunchikov, A., Kosyanchuk, V., Filatyev, A., & Golikov, A. (2025). Simulation of rarefied gas flow inside the satellite air intake in ultra-low Earth orbit. Acta Astronautica, 226, 102–112. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.11.041
#VLEO
Коллектив ученых из МГУ провел моделирование течения разреженного газа внутри воздухозаборника космического аппарата на сверхнизкой околоземной орбите (высотой 120–150 км). Основная задача воздухозаборника — захватить часть набегающего потока и привести этот газ в состояние, пригодное для подачи в ионизационную камеру двигателя. Удалось установить зависимость компрессии газа в воздухозаборнике от геометрических параметров воздухозаборника, ориентации аппарата относительно набегающего потока и свойств материалов поверхности.
Исследования связаны с решением амбициозной задачи освоения сверхнизких орбит Земли, которая решается совместными усилиями физического факультета, механико-математического факультета и факультета космических исследований рамках Научно-образовательной школы МГУ “Фундаментальные и прикладные исследования космоса”. На сверхнизких орбитах космический аппарат испытывает заметное аэродинамическое сопротивление. Чтобы его компенсировать, требуется обеспечить двигатель необходимым количеством рабочего тела, то есть газом, который ионизируется, разгоняется и выбрасывается с огромной скоростью через сопло двигателя, создавая тягу.
“Мы рассмотрели вариант, когда рабочее тело для двигателя собирается прямо из набегающего потока. Для этого аппарат оснащается воздухозаборником, основная задача которого состоит в обеспечении необходимого потока и плотности газа в ионизационной камере двигателя. Мы указали на существующие в литературе принципиальные ошибки при моделировании таких течений, а также показали некорректность рассмотрения воздухозаборника в отрыве от следующих за ним элементов внутреннего тракта аппарата”, — рассказал Артем Якунчиков, доцент кафедры инженерной механики и прикладной математики механико-математического факультета МГУ.
Аэродинамическая задача решалась с помощью метода событийного молекулярно-динамического моделирования в трехмерной постановке. Набегающий поток описывался миллионами молекул, параметры которых соответствовали параметрам атмосферы на изучаемой высоте (140 км). Молекулы взаимодействовали с элементами конструкции аппарата, а также между собой. В результате такого моделирования были получены поля всех термодинамических параметров внутри воздухозаборника и в области предполагаемой ионизации, а также силы и тепловые потоки ко всем поверхностям. Это позволило сделать несколько практически значимых выводов о геометрических параметрах воздухозаборника, влиянии закона рассеяния молекул на поверхностях аппарата и угла атаки на компрессию и расход газа в таких системах.
Источник
📖 Yakunchikov, A., Kosyanchuk, V., Filatyev, A., & Golikov, A. (2025). Simulation of rarefied gas flow inside the satellite air intake in ultra-low Earth orbit. Acta Astronautica, 226, 102–112. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.11.041
#VLEO
Жаль, что Королёвские чтения (https://korolev.bmstu.ru) не транслируются онлайн. Есть масса потенциально интересных докладов, но физически присутствовать на всех невозможно.
Вот, например, Секция 2. “Летательные аппараты. Проектирование и конструкция” — два доклада И.А. Соболева из МГТУ им. Н.Э. Баумана:
• Оценка характеристик системы энергоснабжения сверхнизкоорбитальных космических аппаратов
• Возможность поддержания сверхнизкой орбиты с использованием отечественных двигателей малой тяги
Пока доклады не опубликованы — читаем другие статьи этого автора:
📖 Соболев И. А. Проектный облик сверхнизкоорбитального космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. №4 (148).
📖 Соболев И. А. Построение группировки низкоорбитальных космических аппаратов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. №2 (146).
Ждём выхода сборника тезисов.
#VLEO
Вот, например, Секция 2. “Летательные аппараты. Проектирование и конструкция” — два доклада И.А. Соболева из МГТУ им. Н.Э. Баумана:
• Оценка характеристик системы энергоснабжения сверхнизкоорбитальных космических аппаратов
• Возможность поддержания сверхнизкой орбиты с использованием отечественных двигателей малой тяги
Пока доклады не опубликованы — читаем другие статьи этого автора:
📖 Соболев И. А. Проектный облик сверхнизкоорбитального космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. №4 (148).
📖 Соболев И. А. Построение группировки низкоорбитальных космических аппаратов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. №2 (146).
Ждём выхода сборника тезисов.
#VLEO
Новости проекта по созданию ионного двигателя для сверхнизких орбит
Российская компания “ЭКИПО” разрабатывает ионный двигатель открытого типа, необходимый для освоения сверхнизких околоземных орбит, то есть орбит высотой до 200 километров.
Лабораторный макет двигателя создан и испытан в 2022 году. Проект по созданию двигателя обсуждался на встрече Владимира Путина с главой “Роскосмоса” Юрием Борисовым 30 июня 2023 года (см. также).
На днях руководитель проектов "ЭКИПО" Вячеслав Темкин рассказал РИА Новости о ходе работ над проектом.
🔗 Сайт “ЭКИПО”
🔗 Более раннее интервью В. Темкина на сайте АСИ
#VLEO #россия
Российская компания “ЭКИПО” разрабатывает ионный двигатель открытого типа, необходимый для освоения сверхнизких околоземных орбит, то есть орбит высотой до 200 километров.
Лабораторный макет двигателя создан и испытан в 2022 году. Проект по созданию двигателя обсуждался на встрече Владимира Путина с главой “Роскосмоса” Юрием Борисовым 30 июня 2023 года (см. также).
На днях руководитель проектов "ЭКИПО" Вячеслав Темкин рассказал РИА Новости о ходе работ над проектом.
🔗 Сайт “ЭКИПО”
🔗 Более раннее интервью В. Темкина на сайте АСИ
#VLEO #россия
Albedo получила контракт STRATFI ВВС США на 12 миллионов долларов.
Компания Albedo планирует развернуть на сверхнизкой околоземной орбите (VLEO) спутники наблюдения Земли в видимом и тепловом инфракрасном диапазонах. Контракт STRATFI ВВС США направлен на поддержку этих планов компании.
Первый спутник компании, Clarity-1, должен быть запущен в ближайшее время в рамках миссии SpaceX Transporter-13. Он предназначен для получения оптических снимков с разрешением 10 см и тепловых инфракрасных снимков с разрешением 2 метра на пиксель.
Источник
#VLEO #война #оптика #LST #США
Компания Albedo планирует развернуть на сверхнизкой околоземной орбите (VLEO) спутники наблюдения Земли в видимом и тепловом инфракрасном диапазонах. Контракт STRATFI ВВС США направлен на поддержку этих планов компании.
Первый спутник компании, Clarity-1, должен быть запущен в ближайшее время в рамках миссии SpaceX Transporter-13. Он предназначен для получения оптических снимков с разрешением 10 см и тепловых инфракрасных снимков с разрешением 2 метра на пиксель.
Источник
#VLEO #война #оптика #LST #США
Миссия SpaceX Transporter-13
15 марта 2025 года в 06:43 всемирного времени с площадки SLC-4Е Базы Космических сил США “Ванденберг” (шт. Калифорния, США) в рамках миссии SpaceX Transporter-13 выполнен пуск ракеты-носителя Falcon-9FT Block-5 (F9-447).
Выведение полезной нагрузки со второй ступени на солнечно-синхронные орбиты (ССО) на высотах примерно 510 км и 590 км началось примерно через час после запуска. В ходе 47 событий по отделению полезной нагрузки от Falcon 9 было выведено 54 космических аппарата, один из которых является орбитальным транспортным носителем (orbital transfer vehicle, OTV), несущим 11 дополнительных спутников для последующего развертывания. По данным SpaceX, общее количество полезных нагрузок для Transporter-13 составляет 74, включая несколько размещенных полезных нагрузок и капсулу для возвращения в атмосферу.
📸 Полезная нагрузка варьируется от пикоспутников массой менее килограмма и размерами всего несколько сантиметров до спутников массой более полутонны. Здесь мы рассмотрим только полезную нагрузку, имеющую отношение к дистанционному зондированию Земли (ДЗЗ).
Среди интеграторов, работающих с полезной нагрузкой в этом полете, — Exolaunch, ISILaunch, SEOPS, Maverick Space и D-Orbit. Подавляющее большинство полезной нагрузки будет выведена непосредственно с ракеты-носителя, остальные спутники будут выведены на ССО с помощью OTV D-Orbit.
Компания Exolaunch обеспечивает выведение 27 спутников из 10 стран, используя девять своих устройств выведения ExoPod CubeSat. SEOPS, Maverick Space Systems и ISISPACE вместе обеспечили выведение 23 спутников из пяти стран.
На вершине стека полезной нагрузки находится адаптер, содержащий два спутника оптического ДЗЗ сверхвысокого разрешения от Albedo Space и Satrec Initiative.
Американская компания Albedo Space запустила 🛰 Clarity-1, массой 530 кг, предназначенный для работы на сверхнизкой околоземной орбите (very low-Earth orbit, VLEO). Спутник будет работать на высоте 320 км и обеспечит пространственное разрешение в панхроматическом режиме — 10 см и разрешение в тепловом инфракрасном диапазоне — 2 м.
🛰 SpaceEye-T южнокорейской компании Satrec Initiative имеет массу около 700 кг и обеспечивает панхроматическое разрешение 0,3 м и мультиспектральное разрешение 1,2 м с шириной полосы обзора 14 км.
Satrec Initiative предлагает клиентам данные SpaceEye-T по модели Satellite-as-a-Service (SaaS), предоставляя одному клиенту эксклюзивный операционный контроль над определенным регионом. Это означает полный суверенитет в спутниковых задачах и доступ к снимкам в реальном времени без конкуренции с другими заказчиками.
В партнерстве с Earth Fire Alliance компания Muon Space предоставляет 🛰 FireSat-0/MuSat-4 массой 130 кг с тепловой инфракрасной камерой для обнаружения лесных пожаров и других источников интенсивного инфракрасного излучения на Земле. Кроме того, спутник будет нести полезную нагрузку GNSS-рефлектометрии от Muon для измерения влажности почвы, ледового покрова и скорости океанского ветра.
🛰 YAM-8 компании Loft Orbital будет запущен с несколькими полезными нагрузками, включая гиперспектральную камеру от Wyvern. Впервые компания Loft будет использовать спутниковую платформу Longbow от Airbus.
🛰 DROID.002 — 90-килограммовый спутник для ситуационной осведомленности в космосе от компании Turion Space. Спутник несет две камеры от компании HEO, в том числе новую модель Adler с вдвое большей апертурой, чем у камеры Holmes, и возможностью съемки до 100 кадров в секунду.
#VLEO #оптика #США #LST #GNSSR #корея #гиперспектр #SSA
15 марта 2025 года в 06:43 всемирного времени с площадки SLC-4Е Базы Космических сил США “Ванденберг” (шт. Калифорния, США) в рамках миссии SpaceX Transporter-13 выполнен пуск ракеты-носителя Falcon-9FT Block-5 (F9-447).
Выведение полезной нагрузки со второй ступени на солнечно-синхронные орбиты (ССО) на высотах примерно 510 км и 590 км началось примерно через час после запуска. В ходе 47 событий по отделению полезной нагрузки от Falcon 9 было выведено 54 космических аппарата, один из которых является орбитальным транспортным носителем (orbital transfer vehicle, OTV), несущим 11 дополнительных спутников для последующего развертывания. По данным SpaceX, общее количество полезных нагрузок для Transporter-13 составляет 74, включая несколько размещенных полезных нагрузок и капсулу для возвращения в атмосферу.
📸 Полезная нагрузка варьируется от пикоспутников массой менее килограмма и размерами всего несколько сантиметров до спутников массой более полутонны. Здесь мы рассмотрим только полезную нагрузку, имеющую отношение к дистанционному зондированию Земли (ДЗЗ).
Среди интеграторов, работающих с полезной нагрузкой в этом полете, — Exolaunch, ISILaunch, SEOPS, Maverick Space и D-Orbit. Подавляющее большинство полезной нагрузки будет выведена непосредственно с ракеты-носителя, остальные спутники будут выведены на ССО с помощью OTV D-Orbit.
Компания Exolaunch обеспечивает выведение 27 спутников из 10 стран, используя девять своих устройств выведения ExoPod CubeSat. SEOPS, Maverick Space Systems и ISISPACE вместе обеспечили выведение 23 спутников из пяти стран.
На вершине стека полезной нагрузки находится адаптер, содержащий два спутника оптического ДЗЗ сверхвысокого разрешения от Albedo Space и Satrec Initiative.
Американская компания Albedo Space запустила 🛰 Clarity-1, массой 530 кг, предназначенный для работы на сверхнизкой околоземной орбите (very low-Earth orbit, VLEO). Спутник будет работать на высоте 320 км и обеспечит пространственное разрешение в панхроматическом режиме — 10 см и разрешение в тепловом инфракрасном диапазоне — 2 м.
🛰 SpaceEye-T южнокорейской компании Satrec Initiative имеет массу около 700 кг и обеспечивает панхроматическое разрешение 0,3 м и мультиспектральное разрешение 1,2 м с шириной полосы обзора 14 км.
Satrec Initiative предлагает клиентам данные SpaceEye-T по модели Satellite-as-a-Service (SaaS), предоставляя одному клиенту эксклюзивный операционный контроль над определенным регионом. Это означает полный суверенитет в спутниковых задачах и доступ к снимкам в реальном времени без конкуренции с другими заказчиками.
В партнерстве с Earth Fire Alliance компания Muon Space предоставляет 🛰 FireSat-0/MuSat-4 массой 130 кг с тепловой инфракрасной камерой для обнаружения лесных пожаров и других источников интенсивного инфракрасного излучения на Земле. Кроме того, спутник будет нести полезную нагрузку GNSS-рефлектометрии от Muon для измерения влажности почвы, ледового покрова и скорости океанского ветра.
🛰 YAM-8 компании Loft Orbital будет запущен с несколькими полезными нагрузками, включая гиперспектральную камеру от Wyvern. Впервые компания Loft будет использовать спутниковую платформу Longbow от Airbus.
🛰 DROID.002 — 90-килограммовый спутник для ситуационной осведомленности в космосе от компании Turion Space. Спутник несет две камеры от компании HEO, в том числе новую модель Adler с вдвое большей апертурой, чем у камеры Holmes, и возможностью съемки до 100 кадров в секунду.
#VLEO #оптика #США #LST #GNSSR #корея #гиперспектр #SSA
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Empyreum — новая итальянская малая спутниковая платформа
Итальянская компания SITAEL представила 📹 Empyreum — малую спутниковую платформу, оснащенную электрической двигательной установкой Spark собственной разработки.
По словам руководства компании*, Empyreum — это модульная высокопроизводительная платформа, разработанная для удовлетворения спроса на маневренные и экономичные спутники для дистанционного зондирования Земли, космической ситуационной осведомленности (Space Situational Awareness) и телекоммуникационных приложений. Использование электрической двигательной установки Spark обеспечивает широкие возможности маневрирования аппарата, особенно на сверхнизких околоземных орбитах (VLEO).
В Empyreum заложены операции на базе искусственного интеллекта, включая интеллектуальное планирование, автономную проверку состояния и обработку данных на борту. Каждый спутник оборудован оптическими межспутниковыми каналами связи. Солнечные батареи должны обеспечить пиковую мощность до 3 кВт.
Платформа разработана с акцентом на масштабирование производства. SITAEL владеет технологиями для 80% подсистем платформы.
SITAEL начала работу 2021 году. Первое производство спутников в Мола-ди-Бари (Mola di Bari) было организовано на частные инвестиции. Там мы изготовлен первый спутник компании — microHETSat.
Опираясь на этот успех и при поддержке Итальянского космического агентства (ASI) в рамках Национального плана восстановления и устойчивости Италии (PNRR), компания открыла новое производство — Space Factory 4.0, также в Мола-ди-Бари.
Благодаря планам по созданию итальянской группировки IRIDE, компания получила контракт от ЕSA на поставку пяти спутников PLATiNO с гиперспектральной полезной нагрузкой от Leonardo. Cпутниковая платформа PLATiNO-1 разработана SITAEL в сотрудничестве с компаниями Leonardo, Thales Alenia Space Italy и Airbus Italy.
*Статья опубликована с пометкой “Sponsored”.
#италия #гиперспектр #VLEO #оптика
Итальянская компания SITAEL представила 📹 Empyreum — малую спутниковую платформу, оснащенную электрической двигательной установкой Spark собственной разработки.
По словам руководства компании*, Empyreum — это модульная высокопроизводительная платформа, разработанная для удовлетворения спроса на маневренные и экономичные спутники для дистанционного зондирования Земли, космической ситуационной осведомленности (Space Situational Awareness) и телекоммуникационных приложений. Использование электрической двигательной установки Spark обеспечивает широкие возможности маневрирования аппарата, особенно на сверхнизких околоземных орбитах (VLEO).
В Empyreum заложены операции на базе искусственного интеллекта, включая интеллектуальное планирование, автономную проверку состояния и обработку данных на борту. Каждый спутник оборудован оптическими межспутниковыми каналами связи. Солнечные батареи должны обеспечить пиковую мощность до 3 кВт.
Платформа разработана с акцентом на масштабирование производства. SITAEL владеет технологиями для 80% подсистем платформы.
SITAEL начала работу 2021 году. Первое производство спутников в Мола-ди-Бари (Mola di Bari) было организовано на частные инвестиции. Там мы изготовлен первый спутник компании — microHETSat.
Опираясь на этот успех и при поддержке Итальянского космического агентства (ASI) в рамках Национального плана восстановления и устойчивости Италии (PNRR), компания открыла новое производство — Space Factory 4.0, также в Мола-ди-Бари.
Благодаря планам по созданию итальянской группировки IRIDE, компания получила контракт от ЕSA на поставку пяти спутников PLATiNO с гиперспектральной полезной нагрузкой от Leonardo. Cпутниковая платформа PLATiNO-1 разработана SITAEL в сотрудничестве с компаниями Leonardo, Thales Alenia Space Italy и Airbus Italy.
*Статья опубликована с пометкой “Sponsored”.
#италия #гиперспектр #VLEO #оптика