Программа секции «Ракетно-космическая техника» ЛКШ-2024

Современная космонавтика объединяет самые разные области науки и техники: от материаловедения и химии до ядерной физики и информатики. Главный вызов космонавтики XXI века — осуществление полетов человека в дальний космос и исследование Солнечной системы с помощью всего арсенала космической техники. Секция ракетно-космической техники — это возможность познакомиться с базовыми принципами устройства космических аппаратов, их системами, двигателями, источниками энергии и тем, как ими управлять.

Расписание занятий

Расписание занятий секции «Ракетно-космическая техника» ЛКШ-2024

Длительность программы: 20 часов занятий в секции (лекции и практика)

Программа секции: разработана в сотрудничестве с учеными из ИКИ РАН и действующими специалистами космической отрасли. Ключевой особенностью программы являются практические занятия, которые позволят участникам получить опыт работы с космическими аппаратами (КА) на примере конструкторов кубсатов, с 3D-печатью для изготовления элементов конструкции космических аппаратов и использованием виртуальных моделей КА в различных ситуациях на симуляторе.

Практика: участники секции будут собирать космические аппараты кубсат и проводить с ними эксперименты по ориентации и выполнению полетного задания. С помощью 3D-печати изготовят и проверят работу нескольких видов стыковочных аппаратов. Отработают способы посадки космических аппаратов на различные небесные тела на симуляторе космического полета.

В симуляции научной экспедиции по Солнечной системе участники секции будут отвечать за пилотирование экспедиционного корабля и включенных в его состав посадочных аппаратов и роверов и за составление циклограмм научных экспериментов в части работы систем электропитания и автоматики.

Основные темы

1. Двигательные и энергетические установки для дальних космических полетов.
2. Системы космических аппаратов и пилотируемых кораблей для полетов в глубокий космос.
3. Посадка на небесные тела с и без атмосферы.

Программа секции:

1. Физические основы космонавтики
   Теория: принцип реактивного движения, движение тела с переменной массой, уравнение Циолковского, силы, действующие на ракету и космический аппарат, факторы космического полета, влияние космических условий на материалы и системы космического аппарата.
2. Различные типы двигателей для ракет носителей и космических аппаратов
   Теория: ракетные двигатели на химическом топливе, принцип работы, термодинамический цикл, компоненты топлива, ядерно-термальные ракетные двигатели и их классификация по типу активной зоны, ядерно и термоядерно-импульсные двигатели, электрореактивные двигатели, солнечные паруса.
3. Бортовые системы космических аппаратов
   Теория: система обеспечения теплового режима, системы ориентации, системы электропитания, системы связи, системы жизнеобеспечения, система управления (БЦВМ).
   Практика: работа с конструктором кубсата.
4. Энергетические установки для полетов в космос
   Теория: аккумуляторные батареи, солнечные энергетические установки, солнечные батареи, солнечные коллекторы, ядерная энергетика в космосе: радиоизотопные термоэлектрические генераторы, космические ядерные реакторы.
5. Управление космическим кораблем и основы пилотирования
   Теория: система координат космического корабля, система координат, связанная с вектором орбитальной скорости, принципы построения ориентации КА, исполнительные органы системы ориентации и принципы их расположения на корабле, особенности запуска двигательной установки в невесомости и выполнение маневров с конечной тягой.
   Практика: отработка выполнения орбитальных маневров с конечной тягой в контуре обратной связи с группой баллистического обеспечения полета, отработка навыков ручной стыковки на симуляторе космического корабля.
6. Системы стыковки и дозаправки на орбите
   Теория: орбитальное рандеву, понятие о стыковке, стыковочные агрегаты и их виды: ССВП, АПАС, кинематика работы стыковочных агрегатов, передача компонент топлива через интерфейс стыковочного аппарата.
   Практика: 3D печать моделей стыковочных узлов разных видов и моделирование их работы.
7. Посадочные аппараты и способы посадки на небесные тела с атмосферой
   Теория: что такое спускаемый аппарат, классификация СА по аэродинамическому качеству, коэффициенту заполнения, относительной массе теплозащиты, перегрузки, дальность полёта, проектирование и разработка СА, анализ существующих МСА и тенденции развития.
   Практика: отработка посадки виртуальных моделей СА на различные небесные тела на симуляторе.
8. Посадка на небесные тела без атмосферы
   Теория: понятие о посадочном аппарате, поиск оптимальной траектории посадки, способы измерения положения аппарата относительно поверхности (лидары, радары), варианты компоновки посадочного аппарата, примеры посадочных аппаратов для Луны, особенности причаливания к малым небесным телам (астероидам и кометам).
   Практика: отработка посадки виртуальный моделей посадочных аппаратов на различные небесные тела на симуляторе.
9. Космическая аэронавтика
   Теория: история применения летательных аппаратов на других небесных телах: аэростаты на Венере, вертолет на Марсе, особенности конструкции, особенности системы управления, способы доставки или запуска, проекты летательных аппаратов для других небесных тел.
   Практика: отработка посадки виртуальных моделей летательных аппаратов на различных небесных телах на симуляторе.