Космонавтика

Программа секции включает изучение основ орбитальной механики, способов изменения орбиты и виды орбитальных маневров, принципы планирования и оптимизации траекторий космических аппаратов. Участники Школы узнают, что такое орбита, какими параметрами задаются размер, положение и ориентация орбит в простанстве, как изменять орбиту с помощью выполнения орбитальных маневров и как переходить с одной орбиты на другую, как перелетать с орбиты вокруг одного небесного тела к другому и от одной звезды к другой, что такое гравитационные маневры и регионы Лагранжа.

С полученными знаниями участники смогут освоить специализированное программное обеспечение для планирования и оптимизации траекторий космического полета. На нашей Школе мы используем пакет программ Kerpal Space Program Trajectory Optimization Tool (KSP TOT). В пакет входит большой набор утилит, которые позволяют выполнять полный цикл планирования космического полета. Подход, используемый KSP TOT, аналогичен тому, что применяется в ведущем программном пакете NASA General Mission Analysis Tool.

Лекции и практику будут вести специалисты из Космического центра Сколтеха, ОКБ Лавочкина и других компаний, научных и образовательных учреждений.

Основные задачи курса:

1. Овладение основами орбитальной механики;
2. Освоение принципов планирования и оптимизации траекторий;
3. Обучение навыкам ручного пилотирования и стыковки космических кораблей (на симуляторе);
4. Изучение специализированного программного обеспечения, аналогичного используемому в NASA.

Содержимое курса:

1. Планирование космических миссий
   Основные и второстепенные цели космической миссии. Критерии выбора целей. Планирование и оптимизация траектории. Формирование технических требований к космическому аппарату. Итеративный процесс разработки.
2. Основы ракетной техники
   Физические основы космического полета. Уравнеие Циолковского. Основные компоненты ракеты. Силы, действующие на ракету в полете. Многоступенчатые ракеты. Варианты компоновки ступеней ракеты. Компоненты ракетного топлива. Устройство жидкостных ракетных двигателей. Твердотопливные ракетные двигатели. Обзор отечественных ракет-носителей.
3. Ядерная энергетика в Космосе
   Обзор истории использования ядерных источников энергии на космических аппаратах. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Ядерные энергетические установки на советских и американских спутниках. Ядерные ракетные двигатели. Современные проекты ЯЭУ и ЯРД для космических аппаратов. Перспективы приминения ЯЭУ для долговременных полетов и энергоснабжения наземных баз.
4. Основы орбитальной механики
   Теория. Понятие орбиты. Параметры орбиты. Виды орбит. Орбитальные маневры: компланарные и пространственные. Траектория полета между несколькими небесными телами. Приближение сшитых конических сечений.
   Практика. Система координат, связанная с вектором орбитальной скорости. Переход между двумя орбитами: двух и трех импульсная схема. Переходная орбита Гомана. Рандеву и стыковка космических аппаратов.
5. Планирование и оптимизация траекторий
   Теория. Космический полет, как набор событий. Виды событий. Переменные оптимизации. Граничные условия для оптимизации. Функции оптимизации. Выбор результата оптимизации. Что делать, если решение не сходится.
   Практика. Расчет маневров для рандеву космических аппаратов. Расчет поправки для компенсации гравитационных потерь при переходе от импульсных маневров к маневрам с конечной тягой и низкой тяговооруженностью. Планирование маневра перелета между планетами. Разбиение одного большого маневра на последовательность из нескольких меньшей величины.
6. Пилотирование космических комплексов в симуляции
   Теория. Физическая модель в симуляции. Системы координат и основные параметры техники и ее компонент. Алгоритм выполнения маневра сближения с целью.
   Практика. Расположение приборов в виртуальных кабинах. Режимы многофункциональных дисплеев и как ими пользоваться. Схема управления с контроллера. Режимы работы системы автоматической ориентации. Построение ориентации для выполнения маневра в автоматическом и ручном режиме. Индикатор положения стыковочного порта цели (DPAI) и стыковка с его помощью. Посадка на твердую поверхность в ручном режиме. Программы автоматической посадки и взлета.
7. Симуляция космического полета и ЦУПа: как это работает
   Теория. Задачи и обязанности участников симуляции. Роли участников ЦУПа (руководитель полета, главный оператор, баллистики, группа ресурсов, секретарь). Роли в экипаже (командир экипажа, пилот орбитального корабля, пилот лунного корабля). Контур обмена информацией в ЦУПе, экипаже и между ними.
   Практика. Типовые ситуации в полете: выполнение маневра, коррекция курса. Фразеология и правила радиообмена. Важность культуры общения и поддержки эмоционально-психологического состояния экипажа.

В ходе симуляции межзвездной экспедиции участники секции станут пилотами и навигаторами, которые будут отвечать за перемещение корабля экспедиции по планетной системе и высадки на поверхность небесных тел.

Экскурсионный день

Уникальная возможность посетить ЦПК им. Ю.А. Гагарина, ЦУП, РКК «Энергия», ИМБП РАН!

Космическая техника в симуляции

С какими космическими аппаратами можно встретиться в симуляции на Школе?

Ядро симуляции

Как и почему мы используем Kerbal Space Program