Тросовая система в коллинеарных точках либрации L1, L2 системы Марс-Фобос


DOI: 10.34759/trd-2022-122-02

Авторы

Асланов В. С.*, Нерядовская Д. В.**

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

*e-mail: aslanov_vs@mail.ru
**e-mail: neryadovskayadv@yandex.ru

Аннотация

Изучается возможность использования одной из коллинеарных точек либрации ⌊1 или ⌊2 для развертывания тросовой системы в направлении Фобоса в плоской круговой ограниченной задаче трех тел в системе Марс-Фобос. Орбитальный космический аппарат, с помощью которого «закрепляется» один конец троса, расположен в коллинеарной точке либрации ⌊1 или ⌊2 , и удерживается в одной из этих неустойчивых точек с помощью низкой тяги своих двигателей. Получено уравнение движения тросовой системы в полярной системе координат для троса постоянной длины, найдены положения равновесия и определена зависимость периода колебаний от длины троса. Проведено сравнение приближенного решения для малых углов отклонения троса от местной вертикали с численным. Результаты этого исследования могут быть использованы для обеспечения будущих космических миссий. Так, например, в системе Марс-Фобос можно построить космический лифт, трос которого будет проходить через точку либрации ⌊1 или ⌊2 . Кроме того, такой лифт может служить промежуточной станцией для проведения исследований, связанных с изучением пространства вокруг нее, а также как площадку для межпланетных перелетов. «Закрепив» тросовую систему в коллинеарной точке либрации ⌊1 или ⌊2 системы Марс-Фобос, можно проводить дистанционные исследования Фобоса с помощью аппарата с датчиками, который зависнет над его поверхностью.

Ключевые слова:

тросовая система, точка либрации, положение равновесия, фазовая плоскость, аналитическое решение, эллиптическая функция

Библиографический список

  1. Данченко О.М. Математическая модель ветровых воздействий в атмосфере Марса // Труды МАИ. 2012. № 59. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=34404

  2. Кочетков А.А., Курмазенко Э.А., Хабаровский Н.Н., Камалетдинова Г.Р. Расширение возможностей АПКОЭС в процессе проведения 520-ти суточного эксперимента по программе «МАРС-500» // Труды МАИ. 2011. № 43. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24756

  3. Синицын А.А. Расчет траектории межпланетного перелета Земля-Марс с малой тягой без использования метода грависфер // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=80987

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

  5. Константинов М.С., Лёб Х.В., Петухов В.Г., Попов Г.А. Проектно-баллистический анализ пилотируемой марсианской миссии с ядерной электроракетной двигательной установкой // Труды МАИ. 2011. № 42. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24274

  6. Deutsch A.N., Head J.W., Ramsley K.R. et al. Science exploration architecture for Phobos and Deimos: The role of Phobos and Deimos in the future exploration of Mars // Advances in Space Research, 2018, vol. 62, pp. 2174-2186. DOI:10.1016/J.ASR.2017.12.017

  7. Murchie S.L., Britt D.T., Pieters C.M. The value of Phobos sample return // Planetary and Space Science, 2014, vol. 102, pp. 176-182. DOI:10.1016/j.pss.2014.04.014

  8. Marov M.Ya., Avduevsky V.S., Akim E.L.et al. Phobos-Grunt: Russian sample return mission // Advances in Space Research, 2004, vol. 33, pp. 2276-2280. DOI:10.1016/S0273-1177(03)00515-5

  9. Martynov M.B., Alexashkin S.N., Khamidullina N.M. et al. Planetary Protection Principels Used for Phobos-Grunt Mission // Solar System Research, 2011, vol. 45, pp. 593-596. DOI:10.1134/S0038094611070185

  10. Martynov M.B. The design philosophy of the Phobos-Grunt space vehicle // Solar System Research, 2012, vol. 46, pp. 493-497. DOI:10.1134/S0038094612070179

  11. Celik O., Baresi N., Ballouz R.-L., Ogawa K., Wada K., Kawakatsu Y. Ballistic deployment from quasi-satellite orbits around Phobos under realistic dynamical and surface environment constraints // Planetary and Space Science, 2019, vol. 178. DOI: 10.1016/j.pss.2019.06.010

  12. Conte D., Spencer D.B. Mission analysis for Earth to Mars-Phobos distant Retrograde Orbits // Acta Astronautica, 2018, vol. 151, pp. 761-771. DOI:10.1016/j.actaastro.2018.06.049

  13. Ferri A., Pelle S., Belluco M., Voirin T., Gelmi R. The exploration of PHOBOS: Design of a Sample Return mission // Advances in Space Research, 2018, vol. 62, pp. 2163-2173. DOI:10.1016/j.asr.2018.06.014

  14. Usui T., Bajo K., Fujiya W. et al. The Importance of Phobos Sample Return for Understanding the Mars-Moon System // Space Science Reviews, 2020, vol. 216. DOI:10.1007/s11214-020-00668-9

  15. Canalias E., Lorda L., Martin T., Laurent-Varin J., Marty J.C., Mimasu Y. Trajectory analysis for the Phobos proximity phase of the MMX mission // International Symposium on Space Flight Dynamics, 2017. URL: https://issfd.org/ISSFD_2017/paper/ISTS-2017-d-006__ISSFD-2017-006.pdf

  16. Joffre E., Zamaro M., Silva N., Marcos A., Simplício P. Trajectory design and guidance for landing on Phobos // Acta Astronautica, 2018, vol. 151, pp. 389-400. DOI:10.1016/j.actaastro.2018.06.024

  17. Kempton K., Pearson J., Levin E. et al. Phase 1 Study for the Phobos L1 Operational Tether Experiment (PHLOTE). End Report. NASA, 2018, 91 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20190000916/downloads/20190000916.pdf

  18. Aslanov V.S., Prospects of a tether system deployed at the L1 libration point // Nonlinear Dynamics, 2021, vol. 106. URL: https://doi.org/10.1007/s11071-021-06884-4

  19. Маркеев А.П. Точки либрации в небесной механике и космодинамике. – М.: Наука, 1978. - 312 с.

  20. Журавский А.М. Справочник по эллиптическим функциям. – М.-Л.: АН СССР, 1941. - 235 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход