Программа секции «Ракетно-космическая техника» ЛКШ-2025

Ракетно-космическая техника — это основа освоения космоса, включающая не только средства выведения, но и широкий спектр космических аппаратов, выполняющих задачи от исследования планет до обеспечения связи и наблюдения за Землёй. Космические аппараты, спускаемые аппараты, космические корабли и станции — это сложнейшие инженерные системы, работающие в экстремальных условиях. Их проектирование, разработка, изготовление и эксплуатация требуют междисциплинарного подхода, объединяющего механику, электронику, программирование, материаловедение и основы синтеза сложных технических систем. Понимание устройства и принципов работы этих систем необходимо для успешного выполнения научных и прикладных задач в космосе.

В 2025 году секция сфокусируется на изучении космических аппаратов, спускаемых и посадочных аппаратов, космических кораблей, станций и их бортовых систем. Это позволит участникам глубже понять устройство современных космических миссий и используемые технологии.

Длительность программы: 20 часов занятий (лекции и практика)

Программа секции разработана в сотрудничестве с действующими специалистами космической отрасли. Ключевая особенность — практические занятия: работа с реальными космическими аппаратами, 3D-печать элементов конструкций, эксперименты с виртуальными моделями.

В симуляции научной экспедиции в систему TRAPPIST-1 участники будут отвечать за пилотирование экспедиционного корабля, посадочных аппаратов и роверов, а также за составление циклограмм научных экспериментов по электропитанию и автоматике.

Чему научатся участники

• Поймут устройство и особенности работы космических аппаратов, спускаемых и посадочных аппаратов, кораблей и станций.
• Изучат ключевые бортовые системы: управление, энергопитание, терморегулирование, навигация, связь.
• Освоят моделирование работы бортовых систем.
• Получат опыт экспериментальной отработки моделей, включая вибрационные и термо-вакуумные испытания.
• Познакомятся с процессами проектирования аппаратов под конкретные задачи.
• Научатся анализировать жизненный цикл КА: создание, эксплуатация, утилизация.
• Познакомятся с современными трендами: многоразовые системы, миниатюризация (кубсаты, микроспутники).

Основные темы

1. Конструкция КА: спутники, спускаемые и посадочные аппараты, корабли, станции.
2. Бортовые системы: управление, энергопитание, терморегулирование, навигация, связь.
3. Проектирование и экспериментальная отработка: методы, испытания, оптимизация под задачи миссии.

Содержание курса

1. Физические основы космонавтики
   Теория: Принцип реактивного движения, уравнение Циолковского, движение с переменной массой, силы и факторы полёта, влияние условий космоса на материалы и системы.
   Практика: Построение графиков изменения массы аппарата со временем.
2. Проектирование и испытания космических аппаратов
   Теория: Этапы проектирования КА. Виды испытаний: статические, на электромагнитную совместимость, термо-вакуумные, вибрационные. Выбор ракеты-носителя, интеграция КА с пусковым адаптером/разгонным блоком.
3. Бортовые системы КА
   Теория: Тепловое обеспечение, ориентация, электропитание, связь, жизнеобеспечение, бортовые компьютеры.
   Практика: Сборка макета спутника и его систем.
4. Типы двигателей для ракет-носителей и КА
   Теория: Ракетные двигатели (химические, ядерно-термальные, электрореактивные), солнечные паруса.
   Практика: Расчёт удельного импульса и эффективности для разных задач.
5. Энергетические установки для космоса
   Теория: Аккумуляторы, солнечные батареи и коллекторы, радиоизотопные генераторы, ядерные реакторы.
   Практика: Расчёт энергетического баланса КА.
6. Основы управления движением КА
   Теория: Координатные системы, построение ориентации, исполнительные органы, особенности работы в невесомости.
7. Системы стыковки и дозаправки на орбите
   Теория: Орбитальное рандеву, стыковочные агрегаты (ССВП, АПАС), передача топлива.
8. Посадочные аппараты и посадка на тела с атмосферой
   Теория: Классификация, проектирование, развитие посадочных аппаратов.
9. Посадка на тела без атмосферы
   Теория: Измерение положения, компоновка, примеры, особенности посадки на астероиды и кометы.
10. Космическая аэронавтика
    Теория: История и проекты аэростатов (Венера), вертолётов (Марс), особенности конструкции и управления.
    Практика: Отработка посадки виртуальных моделей на различных телах в симуляторе.
11. Космические станции и крупные конструкции
    Теория: Архитектура станций, проблемы сборки и обслуживания крупных конструкций, методы доставки материалов.
12. Двигательные и энергетические установки для дальних полётов
    Теория: Проблемы межпланетных миссий, ядерные и термоядерные установки, электрореактивные двигатели, перспективы новых технологий.