ИЗ КОСМИЧЕСКОГО ОКЕАНА — В ТИХИЙ
"Мир" погиб по-мужски. Из космического океана — навсегда — в Тихий океан.
Если бы двигатель корабля "Прогресс" не выдал заданный тормозной импульс, то дальнейшее поведение падающей станции было бы непредсказуемо. "Герасим", как величают "Прогресс", пристыкованный к станции "Мир", в своем кругу специалисты, не подвел — сделал то, что должен был сделать...
23 марта произошло успешное затопление "Мира" в южной части Тихого океана. В этой беспрецедентной операции использовались полученные в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН аэродинамические характеристики орбитальной станции для аккуратного, точного предсказания траектории спуска с орбиты. Решили сложную задачу молодые ученые Александр Кашковский и Геннадий Маркелов — научные сотрудники лаборатории вычислительной аэродинамики ИТПМ СО РАН.
Комментарий профессора Михаила Иванова:
Работа по исследованию высотной аэродинамики станции "Мир" (орбитальная стадия полета ~300 км и начальный участок траектории спуска) были начаты в ИТПМ СО РАН (лаборатория вычислительной аэродинамики) около двух лет назад. Детальное знание аэродинамических сил и моментов, действующих на станцию, необходимо для расчета траектории контролируемого спуска станции "Мир".
На орбитальной стадии полета был выдан предварительный тормозной импульс, который перевел станцию на траекторию снижения (несколько витков вокруг Земли с уменьшением высоты полета). На определенной высоте был выдан второй тормозной импульс, а на высоте ~140–150 км — основной тормозной импульс, который перевел станцию на траекторию спуска с гарантируемым затоплением в заданном районе Тихого Океана.
Вдоль траектории снижения необходимо было поддерживать фиксированное положение станции, которое обеспечивалось двигателями ориентации. Выбор конфигурации (положение солнечных батарей) станции, обеспечивающей максимальное сопротивление и минимальный возмущающий момент, позволило сократить расход топлива на ориентацию, ускорить снижение и сохранить топливо для основного тормозного импульса.
Предварительный анализ поведения аэродинамических характеристик станции "Мир" был проведен на основе приближенного метода локального взаимодействия. На этом этапе был определен ряд оптимальных конфигураций станции. Далее детальный анализ аэродинамики этих конфигураций был выполнен в свободномолекулярном режиме полета (высоты от 350 км до 200 км) на основе "Статистического метода пробных частиц" и в переходном режиме (высоты от 200 км до 110 км) с использованием "Метода прямого статистического моделирования".
Эти численные исследования позволили определить ряд конфигураций обладающих существенно меньшим по сравнению с орбитальной конфигурацией возмущающим аэродинамическим моментом (~50–100 раз). Рекомендованные к использованию конфигурации станции "Мир" являются статически устойчивыми и обладают большим аэродинамическим сопротивлением. Также существен тот факт, что аэродинамические характеристики этих конфигураций, как показали расчеты аэродинамики станции "Мир" в переходном режиме течения, слабо изменяются с уменьшением высоты полета вдоль траектории спуска.
Специалисты лаборатории вычислительной аэродинамики ИТПМ СО РАН, которой я руковожу, сотрудничают с Ракетно-космической корпорацией "Энергия" в области высотной аэродинамики космических аппаратов около 30 лет. За эти годы проведено много совместных исследований по аэродинамике и изучению собственной атмосферы различных космических объектов. Расчеты аэродинамики станции "Мир" были выполнены молодыми научными сотрудниками А.Кашковским и Г.Маркеловым.
За последние 10 лет в нашей лаборатории были разработаны несколько программных систем для Европейского космического агентства, которые предназначены для анализа влияния аэродинамических и радиационных сил и моментов на траекторию полета космических аппаратов.