Способ захвата космического мусора, обеспечивающий его безопасную тросовую буксировку


DOI: 10.34759/trd-2019-109-1

Авторы

Сизов Д. А. *, Асланов В. С. **

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: sizov.syzran@gmail.com
**e-mail: aslanov_vs@mail.ru

Аннотация

Рассматривается процесс уборки пассивной верхней ступени ракеты активным космическим аппаратом, состоящий из трех этапов: захват объекта гарпуном, разматывание троса, буксировка. Для снижения угловой скорости вращения объекта используется ударный импульс от гарпуна. Предложены алгоритм определения положения точки захвата на поверхности объекта и закон управления тягой буксира в ходе разматывания троса, обеспечивающие безопасную буксировку. В качестве примера использования предлагаемого подхода выполнено численное моделирование уборки верхней ступени ракеты Ariane 4. Результаты работы могут быть использованы для планирования будущих миссий по уборке космического мусора с низких околоземных орбит.

Ключевые слова:

космический мусор, гарпун, захват, относительное движение, тросовая буксировка

Библиографический список

  1. Hakima H., Emami M.R. Assessment of active methods for removal of LEO debris // Acta Astronautica, 2018, vol. 144, pp. 225 – 243.

  2. Пикалов Р.С., Юдинцев В.В. Обзор и выбор средств увода крупногабаритного космического мусора // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=93299

  3. Bombardelli C., Pelaez J. Ion beam shepherd for contactless space debris removal // Journal of guidance, control, and dynamics, 2011, vol. 34, no. 3, pp. 916 – 920.

  4. Ашурбейли И.Р., Лаговиер А.И., Игнатьев А.Б., Назаренко А.В. Возможности использования авиационной лазерной системы для борьбы с космическим мусором и поддержания орбит космического аппарата // Труды МАИ. 2011. № 43. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24856

  5. Авдеев А.В., Метельников А.А. Бортовая лазерная силовая установка для борьбы с космическим мусором // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=72840

  6. Рязанов В.В. Управление движением космического аппарата при бесконтактном уводе космического мусора // Труды МАИ. 2019. № 107. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=107837

  7. Nishida S.I., Kawamoto S., Okawa Y., Terui F., Kitamura S. Space debris removal system using a small satellite //Acta Astronautica, 2009, vol. 65, no. 1 – 2, pp. 95 – 102.

  8. Schaub H., Sternovsky Z. Active space debris charging for contactless electrostatic disposal maneuvers // Advances in Space Research, 2014, vol. 53, no. 1, pp. 110 – 118.

  9. Kumar K. et al. Agora: Mission to demonstrate technologies to actively remove Ariane rocket bodies // In Proceedings of the International Astronautical Congress (IAC 2015), Jerusalem, International Astronautical Federation, 2015, pp. 1 – 16.

  10. Асланов В.С., Алексеев А.В., Ледков А.С. Определение параметров оснащенной гарпуном тросовой системы для буксировки космического мусора // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=74644

  11. Aslanov V.S. Chaos Behavior of Space Debris during Tethered Tow // Journal of Guidance, Control and Dynamics, 2015, vol. 39, no. 10, pp. 2399 – 2405.

  12. Aslanov V.S., Yudintsev V.V. Chaos in Tethered Tug—Debris System Induced by Attitude Oscillations of Debris // Journal of Guidance, Control and Dynamics, 2019, vol. 42, no. 7, available at: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.G004162

  13. Jasper L., Schaub H. Input shaped large thrust maneuver with a tethered debris object // Acta Astronautica, 2014, vol. 96, no. 1, pp. 128 – 137.

  14. Botta E.M., Sharf I., Misra A.K. Contact Dynamics Modeling and Simulation of Tether Nets for Space-Debris Capture // Journal of Guidance, Control and Dynamics, 2016, vol. 40, no. 1, pp. 110 – 123.

  15. Forshaw J.L. et al. Final payload test results for the RemoveDebris active debris removal mission // Acta Astronautica, 2017, vol. 138, pp. 326 – 342.

  16. Kang J., Zhu Z.H. Dynamics and control of de-spinning giant asteroids by small tethered spacecraft // Aerospace Science and Technology, 2019, vol. 94, available at: https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.105394

  17. Ortiz Gómez N., Walker S.J.I. Eddy currents applied to de-tumbling of space debris: Analysis and validation of approximate proposed methods // Acta Astronautica, 2015, vol. 114, pp. 34 – 53.

  18. Асланов В.С., Сизов Д.А. Динамика захвата космического мусора гарпуном // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=93301

  19. Dudziak R., Tuttle S., Barraclough S. Harpoon technology development for the active removal of space debris // Advances in Space Research, 2015, vol. 56, no 3, pp. 509 – 527.

  20. Aglietti G.S. et al. The active space debris removal mission RemoveDebris. Part 2: in orbit operations // Acta Astronautica, 2019, available at: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.09.001

  21. Kluever C.A. Space Flight Dynamics, John Wiley & Sons, 2018, 584 p.

  22. Deb K. An efficient constraint handling method for genetic algorithms // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2000, vol. 186, no. 2 – 4, pp. 311 – 338.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход