1-32 RAR 4547-0419 0000-0003-2377-4490 Овчинников Михаил Юрьевич Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН ovchinni@keldysh.ru Персональная веб-страница: http://keldysh.ru/persons/ovchinnikov.html Ovchinnikov M.Y. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS 3492-5934 0000-0003-4669-7643 Корнеев Кирилл Романович Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН korneev.kr@phystech.edu;kirill_rnd@mail.ru Korneev K.R. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS 7933-6155 0000-0002-7185-6426 Перепухов Денис Глебович Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН dperepukhov@keldysh.ru Perepukhov D.G. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS 5773-0769 0000-0002-4280-8038 Маштаков Ярослав Владимирович Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН yarmashtakov@gmail.com Mashtakov Y.V. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS 6091-2660 0000-0002-2850-5292 Трофимов Сергей Павлович Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН trofimov@keldysh.ru Trofimov S.P. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS 6955-3818 0000-0002-2117-9842 Петрукович Анатолий Алексеевич Институт космических исследований РАН a.petrukovich@cosmos.ru Petrukovich A.A. Institute of Space Research of the Russian Academy of Sciences 7755-1323 0000-0003-1115-0656 Кораблев Олег Игоревич Институт космических исследований РАН korab@iki.rssi.ru Korablev O.I. Institute of Space Research of the Russian Academy of Sciences 7265-6735 0000-0003-2914-6970 Зарубин Дмитрий Сергеевич Институт космических исследований РАН Zarubinds@cosmos.ru Zarubin D.S. Institute of Space Research of the Russian Academy of Sciences 8611-1110 Рябогин Николай Владимирович АО Российские космические системы ryabogin_nv@spacecorp.ru Ryabogin N.V. JSC Russian Space Systems 0009-0006-5800-7274 Мамедов Теймур Теймурович АО Российские космические системы Mamedov.tt@spacecorp.ru Mamedov T.T. JSC Russian Space Systems 0009-0001-9971-821X Кошлаков Алексей Витальевич АО Российские космические системы Koshlakov_av@spacecorp.ru Koshlakov A.V. JSC Russian Space Systems 3687-1696 0009-0003-7382-0368 Юданов Николай Анатольевич АО Российские космические системы nikolay.udanov@gmail.com Yudanov N.A. JSC Russian Space Systems 0000-0003-3064-1004 Дронов Павел Александрович АО Опытное конструкторское бюро «Факел» dronov_pa@fakel-russia.com Dronov P.A. JSC Experimental Design Bureau Fakel 3082-4261 Нестеренко Александр Никитович АО Опытное конструкторское бюро «Факел» Nesterenko@fakel-russia.com Nesterenko A.N. JSC Experimental Design Bureau Fakel Приданников Сергей Юрьевич АО Опытное конструкторское бюро «Факел» Pridannikov@fakel-russia.com Pridannikov S.Y. JSC Experimental Design Bureau Fakel 7353-8692 0000-0001-9300-9466 Толстель Олег Владимирович АО Опытное конструкторское бюро «Факел» tolstel@fakel-russia.com Tolstel O.V. JSC Experimental Design Bureau Fakel 1839-2847 0000-0003-3361-4255 Шуршаков Вячеслав Александрович Институт медико-биологических проблем РАН shurtshakov@inbox.ru Shurshakov V.A. Institute for Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences Иванова Ольга Алексеевна Институт медико-биологических проблем РАН olivette@mail.ru Ivanova O.A. Institute for Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences Миссия к Марсу на базе универсальной малогабаритной платформы с ЭРДУ Mission to Mars based on the universal small-size platform equipped with an electric propulsion engine В препринте представлена концепция миссии к Марсу на базе космической платформы микрокласса – аппарата стандартной конструкции с сухой массой до 100 кг, снабжённого объединённой электрореактивной двигательной установкой для орбитального маневрирования и управления угловым движением. Приведена примерная компоновка микроплатформы, даётся описание возможной полезной нагрузки. Из предварительного баллистического анализа миссии делается вывод о её потенциальной осуществимости. In the preprint, the concept of a mission to Mars is developed based on the micro-class space platform, a standardized spacecraft with a dry mass of no more than 100 kg equipped with a unified electric propulsion system for orbital maneuvering and attitude control. The spacecraft bus design and the possible payload are described in detail. The preliminary flight dynamics analysis proves the feasibility of the proposed concept. Миссия к Марсу на базе универсальной малогабаритной платформы с ЭРДУ В препринте представлена концепция миссии к Марсу на базе космической платформы микрокласса – аппарата стандартной конструкции с сухой массой до 100 кг, снабжённого объединённой электрореактивной двигательной установкой для орбитального маневрирования и управления угловым движением. Приведена примерная компоновка микроплатформы, даётся описание возможной полезной нагрузки. Из предварительного баллистического анализа миссии делается вывод о её потенциальной осуществимости. 629.78 10.20948/prepr-2024-44 Материал третьей, четвёртой, пятой глав препринта подготовлен при поддержке гранта РНФ № 24-11-00038. межпланетная миссия Марс малый космический аппарат малая тяга стационарный плазменный двигатель interplanetary mission Mars small spacecraft low-thrust propulsion stationary plasma thruster Овчинников М.Ю. «Малыши» завоевывают мир // Сборник научно-популярных статей – победителей конкурса РФФИ 2007 года. Выпуск 11. Под ред. чл.-корр. РАН В.И. Конова. М.: Октопус, 2008. c. 17–29. C. Cappelletti, D. Robson. Chapter 2: CubeSat Missions and Applications // CubeSat Handbook. From Mission Design to Operations. Academic Press, 2021. pp. 53–65. doi: 10.1016/B978-0-12-817884-3.00002-3 CubeSatShop. URL: https://www.cubesatshop.com/ (дата обращения 30.04.2024). Nanosats Database. URL: https://www.nanosats.eu/ (дата обращения 30.04.2024). R. Noteborn, R. Larsson, C. Chasset, T. Karlsson, P. Bodin. The GNC Experiments on the PRISMA Formation Flying Mission: Summary of Results from the Nominal Mission // Proceedings of 62nd International Astronautical Congress (IAC). 2011. Paper IAC-11-C1.7.2. pp. 1–11. M. Zink, G. Krieger, H. Fiedler, A. Moreira. The TanDEM-X Mission: Overview and Status // Proceedings of 2007 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. 2008. pp. 3944–3947. doi: 10.1109/IGARSS.2007.4423711 Овчинников М.Ю. Эх, мчится тройка удалая... // Сборник научно-популярных статей – победителей конкурса РФФИ 2007 года. Выпуск 16. Под ред. чл.-корр. РАН В.А. Шахнова. М.: ИТЦ МОЛНЕТ, 2013. c. 20–34. B.K. Malphrus, A. Freeman, R. Staehle, A.T. Klesh, R. Walker. Chapter 4: Interplanetary CubeSat Missions // CubeSat Handbook. From Mission Design to Operations. Academic Press, 2021. pp. 85–121. doi: 10.1016/B978-0-12-817884-3.00004-7 J. Schoolcraft, A. Klesh, T. Werne. MarCo: Interplanetary Mission Development on a CubeSat Scale // Proceedings of 14th International Conference on Space Operations. 2016. pp. 1–8. doi: 10.2514/6.2016-2491 A.P. Zucherman, P. Clark, B. Wallace, J. DuBois. Interplanetary CubeSats: Summary of the Current Thinking, Approaches and Lessons Learned // Proceedings of Arizona State University Deep Space Summit. 2022. pp. 1–41. T. Gardner et al. CAPSTONE: A Summary of a Highly Successful Mission in the Cislunar Environment // Proceedings of 37th Annual Small Satellite Conference. 2023. Paper SSC23-I-04. pp. 1–12. J.S. Parker, R. Lillis, S. Curry, C. Ott, A. Kohler, M. Rosen. ESCAPADE: A Low-Cost Formation at Mars // Proceedings of 73rd International Astronautical Congress (IAC). 2022. Paper IAC-22-B4.IP.23.x74203. pp. 1–13. Овчинников М.Ю. Межпланетные перелеты малогабаритных космических аппаратов: проблемы баллистики и пути их решения // Гироскопия и навигация. 2021. Т. 29. № 4. с. 3–21. doi: 10.17285/0869-7035.0077 Эйсмонт Н.А., Назиров Р.Р., Липатов А.Н., Назаров В.Н. Анализ миссии перелёта космического аппарата с низкой околоземной орбиты к Марсу с использованием электрореактивного двигателя и солнечных батарей // Препринт ИКИ РАН Пр-2141. М.: ИКИ РАН, 2008. 24 с. Продукция ОКБ Факел. URL: https://fakel-russia.com/produkciya (дата обращения 01.05.2024). M.I. Dobynde, Y.Y. Shprits, A.Y. Drozdov, J. Hoffman, J. Li. Beating 1 Sievert: Optimal Radiation Shielding of Astronauts on a Mission to Mars // Space Weather. 2021. Vol. 19. No. 9. Article e2021SW002749. doi: 10.1029/2021SW002749. COSPAR Policy on Planetary Protection // Space Research Today. 2020. Vol. 208. pp. 10–22. doi: 10.1016/j.srt.2020.07.009 C. Zeitlin et al. Overview of the Martian radiation environment experiment // Advances in Space Research. 2004. Vol. 33. No. 12. pp. 2204–2210. doi: 10.1016/S0273-1177(03)00514-3 C. Zeitlin et al. Mars Odyssey measurements of galactic cosmic rays and solar particles in Mars orbit, 2002-2008 // Space Weather. 2010. Vol. 8. No. 11. Article S00E06. doi: 10.1029/2009SW000563 D.M. Hassler et al. The Radiation Assessment Detector (RAD) Investigation // Space Science Reviews. 2012. Vol. 170. No. 1–4. pp. 503–558. doi: 10.1007/s11214-012-9913-1 B. Ehresmann et al. Charged particle spectra obtained with the Mars Science Laboratory Radiation Assessment Detector (MSL/RAD) on the surface of Mars // Journal of Geophysical Research: Planets. 2014. Vol. 119. No. 3. pp. 468–479. doi: 10.1002/2013JE004547 J. Guo et al. Variations of dose rate observed by MSL/RAD in transit to Mars // Astronomy & Astrophysics. 2015. Vol. 577. Article A58. doi: 10.1051/0004-6361/201525680 B. Ehresmann et al. Charged particle spectra measured during the transit to Mars with the Mars Science Laboratory Radiation Assessment Detector (MSL/RAD) // Life Sciences in Space Research. 2016. Vol. 10. pp. 29–37. doi: 10.1016/j.lssr.2016.07.001 I. Mitrofanov et al. Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) Onboard the ExoMars Trace Gas Orbiter // Space Science Reviews. 2018. Vol. 214. No. 5. Article 86. doi: 10.1007/s11214-018-0522-5 J. Semkova et al. Charged particles radiation measurements with Liulin-MO dosimeter of FREND instrument aboard ExoMars Trace Gas Orbiter during the transit and in high elliptic Mars orbit // Icarus. 2018. Vol. 303. pp. 53–66. doi: 10.1016/j.icarus.2017.12.034 J. Semkova et al. Comparison of the particle flux measured by Liulin-MO dosimeter in ExoMars TGO science orbit with those calculated by models // Life Sciences in Space Research. 2023. Vol. 39. pp. 119–130. doi: 10.1016/j.lssr.2022.08.007 T.P. Dachev et al. Overview of the Liulin type instruments for space radiation measurement and their scientific results // Life Sciences in Space Research. 2005. Vol. 4. pp. 92–114. doi: 10.1016/j.lssr.2015.01.005 A. Chicarro, P. Martin, R. Trautner. The Mars Express Mission: An Overview // Mars Express: the Scientific Payload. Vol. 1240. ESA, 2004. pp. 3–13. W.M. Calvin, B.A. Cantor, P.B. James. Interannual and seasonal changes in the south seasonal polar cap of Mars: Observations from MY 28-31 using MARCI // Icarus. 2017. Vol. 292. pp. 144–153. doi: 10.1016/j.icarus.2017.01.010 P.B. James, M.J. Wolff. Wavelength dependent visible albedo of CO2 ice in residual south polar cap of Mars using MARCI data // Icarus. 2018. Vol. 308. pp. 108–116. doi: 10.1016/j.icarus.2017.12.014 J.F. Bell et al. Mars Reconnaissance Orbiter Mars Color Imager (MARCI): Instrument description, calibration, and performance // Journal of Geophysical Research: Planets. 2009. Vol. 114. No. E8. Article E08S92. doi: 10.1029/2008JE003315 A.R. Jones et al. The Emirates Exploration Imager (EXI) Instrument on the Emirates Mars Mission (EMM) Hope Mission // Space Science Reviews. 2021. Vol. 217. No. 8. Article 81. doi: 10.1007/s11214-021-00852-5 A. Sánchez-Lavega et al. Limb clouds and dust on Mars from images obtained by the Visual Monitoring Camera (VMC) onboard Mars Express // Icarus. 2018. Vol. 299. pp. 194–205. doi: 10.1016/j.icarus.2017.07.026 Аванесов Г.А. и др. Служебная телевизионная система КА Луна-25 // Астрономический вестник. 2021. Т. 55. № 6. с. 601–617. doi: 10.31857/S0320930X21060013 Абрамов Н.Ф., Полянский И.В., Прохорова С.А., Эльяшев Я.Д. Результаты наземных испытаний телевизионной системы посадочной платформы КА ЭкзоМарс-2022 // Астрономический вестник. 2023. Т. 57. № 5. с. 393–402. doi: 10.31857/S0320930X23040011 J.-L. Bertaux et al. Discovery of an aurora on Mars // Nature. 2005. Vol. 435, No. 7043. pp. 790–794. doi: 10.1038/nature03603 S.A. Haider et al. Observations and Modeling of Martian Auroras // Space Science Reviews. 2022. Vol. 218. No. 4. Article 32. doi: 10.1007/s11214-022-00906-2 J.-L. Bertaux et al. Nightglow in the Upper Atmosphere of Mars and Implications for Atmospheric Transport // Science. 2005. Vol. 307. No. 5709. pp. 566–569. doi: 10.1126/science.1106957 F. Leblanc, J.Y. Chaufray, J. Lilensten, O. Witasse, J.‐L. Bertaux. Martian dayglow as seen by the SPICAM UV spectrograph on Mars Express // Journal of Geophysical Research: Planets. 2006. Vol. 111. No. E9. Article E09S11. doi: 10.1029/2005JE002664 W.E. McClintock et al. The Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) for the MAVEN Mission // Space Science Reviews. 2015. Vol. 195. No. 1–4. pp. 75–124. doi: 10.1007/s11214-014-0098-7 J. Bertaux et al. SPICAM on Mars Express: Observing modes and overview of UV spectrometer data and scientific results // Journal of Geophysical Research: Planets. 2006. Vol. 111. No. E10. Article E10S90. doi: 10.1029/2006JE002690 Разгонные блоки «Фрегат». URL: https://www.laspace.ru/ru/activities/products/sredstva-vyvedeniya/razgonnye-bloki-fregat-/ (дата обращения 01.05.2024). Хахленкова А.А., Лопатин А.В. Обзор конструкций адаптеров современных космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 3. С. 134–146. doi: 10.26732/2618-7957-2018-3-134-146 Двигатели-маховики для систем ориентации космических аппаратов. URL: https://www.vniiem.ru/ru/index.php?option=com_content&view=article&id=288:2010-02-17-21-42-21&catid=39:2008-04-05-02-40-20&Itemid=64 (дата обращения 01.05.2024). https://keldysh.ru/papers/2024/prep44/prep2024_44.html