Проекты

Модульная многофункциональная космическая система

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Машиностроение, транспорт» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Орбитальная механика, Термодинамика, Кинематика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 138
Предметы: Физика, Математика, Информатика, Астрономия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Доказать возможность создания космического аппарата, способного решить огромный спектр проблем и задач, связанных с освоением космоса, при помощи ряда современных технологий, проверенных временем и успешно реализованных на практике. А также рассмотреть его экономическую целесообразность.

Задачи

  1. Доказать возможность создания подобного аппарата с помощью существующих технологий.
  2. Рассмотреть возможную конструкцию аппарата.
  3. Изучить возможности его использования и преимущества космического аппарата этой конструкции перед существующими видами космических кораблей.

Описание

После изучения возможностей современных электроракетных двигателей, ядерных энергетических установок, надувных модулей (с жёстким каркасом) и космических манипуляторов был сделан вывод о том, что, объединив эти технологии, можно создать космический аппарат. Аппарат сможет решать широкий круг задач, связанных с освоением космоса, при этом обладая невероятной автономностью за счёт высокого удельного импульса ЭРД. Были обоснованы возможности корабля по решению проблемы космического мусора, а также ремонту и обслуживанию космических аппаратов.

Оказалось, что конструкция, основанная на применении ЭРД, надувных модулей, тандема солнечных батарей с РИТЕГом и набора из двух манипуляторов («грубого» для основной грубой работы и «гибкого» для точных и сложных действий), является оптимальным вариантом. А гибкость такой схемы позволяет легко изменять полезную нагрузку аппарата и его источник питания, что помогает модифицировать аппарат под любую работу − от научного зонда, до космического буксира. Это привело к мысли о создании Модульной многофункциональной космической системы (ММКС) с большими возможностями модернизации.

Проведя расчёты орбитальных манёвров, необходимых для выполнения приведённых выше задач, и затрат на их выполнение, автор вывел экономическое обоснование целесообразности проекта.

Путем расчётов и исследования были доказана возможность создания и использования модульного многофункционального космического аппарата с электроракетными двигателями и ядерным источником питания, а также его целесообразность в современных условиях.

Результат

Создание подобного аппарата в составе ММКС представляется не только возможным, но и экономически целесообразным. К тому же, представленный в работе проект Модульного многофункционального космического корабля на электроракетных двигателях (ММККЭРД) мог бы решить ряд насущных проблем, стоящих на пути освоения космического пространства человечеством.

Оснащение и оборудование

  1. Компьютер.
  2. Программное обеспечение:
    • Autodesk Inventor,
    • Photoshop.

Перспективы использования результатов работы

Дальнейшие исследования по теме ММКС при помощи представителей вузов; в перспективе − разработка и создание наноспутника, основанного на тех же принципах, что и ММККЭРД, для проверки на практике результатов проекта автора.

Награды/достижения

Московский открытый городской конкурс проектных, исследовательских и реферативных работ по астрономии, ракетной технике и космонавтике «Через тернии к звёздам» победитель.

Сотрудничество с вузом при создании работы

СНИУ им. С.П. Королёва.

Особое мнение

«Я считаю, что проект, подобный моей работе, рано или поздно появится, ведь препятствий к появлению подобного аппарата я не увидел, а необходимость в нём доказал. В любом случае это был хороший опыт проектной деятельности, и я рад, что участие в конференции «Инженеры будущего» позволило мне получить новые знания и ознакомиться с мнением компетентных специалистов, а «Инженерный класс в московской школе» дал толчок к этому»