Лазерный мир

Гайворонский ИА // European research, 2015, № 1(2), с: 8-11

Аннотация: в данной работе определена роль лазерных ракетных двигателей в классификации установок для корректировки орбит малых космических аппаратов, приведено сравнение характеристик различных типов двигателей и оценена перспективность применения лазерных систем реактивной тяги в задачах корректировки орбит.

Описание на английском языке:

Gayvoronskiy Ilya Alexeevich, The prospects of application of laser rocket engines in the mission of the spacecraft orbit adjust

Abstract: in this paper it is defined the role of the laser rocket engines in the classification of systems for correcting the orbits of small spacecraft, shown the comparison of the characteristics of different types of engines and evaluated the prospects of application of laser-jet thrust in the missions of correcting orbits.

Современный этап освоения космического пространства характеризуется широкомасштабными разработками и применением малых космических аппаратов (МКА) массой 100–500 кг. Интерес к созданию и использованию МКА, наметившийся в последние годы как за рубежом, так и в России, объясняется их относительно низкой стоимостью, сокращением сроков разработки и изготовления, а также удешевлением вывода на орбиту и эксплуатации таких аппаратов [8]. В связи с этим перед инженерами встает вопрос создания универсальных эффективных, надежных и недорогих энергодвигательных установок для малых космических аппаратов, способных работать в большом диапазоне выходных параметров.
В настоящее время широкое распространение среди двигателей для ориентации и стабилизации космических аппаратов получили жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) и электрореактивные двигатели (ЭРД). ЖРД обеспечивают высокую тягу на уровне единиц килоньютон или кратковременный импульс тяги, что и определяет их использование для ориентации массивных КА. Например, для двигателей ориентации орбитального комплекса «Буран» импульс тяги составляет ~4,5кН*с. КПД жидкостных ракетных двигателей достигает 70% при удельном импульсе тяги до 400500 с. Из-за малости удельной тяги ЖРД для решения задачи управления также потребуется большой запас топлива при достаточной сложности таких систем. Поэтому для длительного полета применение ЖРД в системе управления не эффективно.

На современном этапе исследований по лазерной тяге, с созданием мощных и компактных источников излучения (волоконные и диодные лазеры) одной из практических задач, для решения которых могут использоваться лазерные системы реактивной тяги, является коррекция движения низкоорбитальных спутников [7].
Для оценки конкурентоспособности лазерных двигателей по сравнению с ЖРД и ЭРД приведем таблицу с их основными характеристиками.

Как видно из таблицы, лазерные ракетные двигатели работают в диапазоне от сверхмалой до малой тяги, обеспечивая наиболее высокий из всех классов двигателей удельный импульс Isp. Относительно невысокий КПД таких систем η компенсируется лучшим реактивным импульсом отдачи Cm, который фактически характеризует эффективность преобразования вложенной мощности в тягу.
Основным же преимуществом лазерных ракетных двигателей над остальными двигателями является возможность тонкой смены режима работы при помощи системы управления без изменения конструкции. Фактически возможности этого класса двигателей на данный момент ограничены лишь возможностями источников лазерного излучения.

Полное содержание статьи: http://elibrary.ru/item.asp?id=23238899