О перемещении вдоль троса космического аппарата с неидеальным солнечным парусом


Авторы

Васькова В. С.

e-mail: vsvaskova@yndex.ru

Аннотация

Рассматривается не требующий затрат топлива способ перемещения грузов в космическим пространстве, реализуемый благодаря использованию космического аппарата с неидеальным солнечным парусом вдоль троса, соединяющего две тяжелые космические станции, описывающие одну гелиоцентрическую орбиту. Солнечный парус частично поглощает солнечную радиацию, а трос, длина которого превосходит расстояние между станциями, считается невесомым, нерастяжимым и натянутым во все время движения. Относительная скорость этого движения оказывается невелика, натяжение троса незначительно, что позволяет считать влияние космического аппарата на станции несущественным. С учетом сделанных предположений определяется направление нормали к солнечному парусу, обеспечивающее максимальное относительное ускорения космического аппарата, зависящее от его положения и коэффициента отражения материала паруса. Необходимый угол наклона нормали к местной вертикали лежит в диапазоне между углом оптимального положения идеально отражающего паруса и углом между направлением солнечных лучей и касательной к траектории аппарата. Определяется минимально возможная продолжительность перелета между станциями при нулевых начальной и конечной относительных скоростях. Устанавливается, что эта продолжительность увеличивается при ухудшении коэффициента отражения паруса, но остается допустимой для практической транспортировки грузов.

Ключевые слова:

солнечный парус, космическая тросовая система, гелиоцентрическая орбита, уравнения движения

Библиографический список

  1. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1989. - 464 с.
  2. Белецкий В.В. Очерки о движении космических тел. - М.: URSS, 2017. - 432 с.
  3. Поляхова Е.Н. Космический полёт с солнечным парусом. - М.: URSS, 2010. - 302 с.
  4. Rozhkov M.A., Starinova O.L. Optimization of Solar-Sail Control When a Vehicle Moves along Cyclic Heliocentric Trajectories // Cosmic Research. 2023. V. 61, No. 6. P. 534-543. DOI: 10.1134/S0010952523700430
  5. Стабилизация управляемого орбитального движения космического аппарата в окрестности коллинеарной точки либрации L1 // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2005. Вып. 2. С. 193-199.
  6. Шиманчук Д.В., Шмыров А.С., Шмыров В.А. Управляемое движение солнечного паруса в окрестности коллинеарной точки либрации // Письма в астрономический журнал. 2020. Т. 4. № 3. С. 193-200. DOI: 10.31857/S0320010820030055
  7. Авдюшкин А.Н. О параметрическом резонансе в окрестности точки либрации L1 плоской ограниченной фотогравитационной задачи трех тел // Труды МАИ. 2022. № 126. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168989. DOI: 10.34759/trd-2022-126-03
  8. Асланов В.С., Нерядовская Д.В. Тросовая система в коллинеарных точках либрации L1, L2 системы Марс-Фобос // Труды МАИ. 2022. № 122. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=163923. DOI: 10.34759/trd-2022-122-02
  9. Макаренкова Н.А. Управление пространственным положением солнечного паруса // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=81044
  10. Rodnikov A.V. Coastal navigation by a solar sail // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020. V. 868, P. 012021. DOI: 10.1088/1757-899X/868/1/012021
  11. Rodnikov A.V. On Relative Motion via a Solar sail // Academic Space Conference: Dedicated to the Memory of Academician S.P. Korolev and Other Outstanding Russian Scientists - Pioneers of Space Exploration. 2021. V. 2318 (1), P. 110020. DOI: 10.1063/5.0035755
  12. Ледков А.С., Дюков Д.И. Исследование хаотических режимов движения КА с тросом, совершающим малые колебания около местной вертикали // Труды МАИ. 2012. № 61. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35644
  13. Родников А.В. О существовании безударных движений по леерной связи, закрепленной на протяженном космическом аппарате // Космические исследования. 2006. Т. 44, № 6. С. 553-560.
  14. Родников А.В., Красильников П.С. О пространственных движениях орбитальной леерной связки // Нелинейная динамика. 2017. Т. 13, № 4. С. 505–518. DOI: 10.20537/nd1704004
  15. Vaskova V.S., Rodnikov A.V. On a Sailed Spacecraft Motion along a Handrail Fixed to Two Heliocentric Space Stations // Russian Journal of Nonlinear Dynamics. 2023. V. 19, No. 3. P. 359-370. DOI: 10.20537/nd230802
  16. Васькова В.С., Родников А.В. О движении космического аппарата с солнечным парусом вдоль троса, закрепленного на двух гелиоцентрических космических станциях // 21-я Международная конференция «Авиация и космонавтика» (21-25 ноября 2022): тезисы докладов. – М.: Изд-во «Перо», 2022. С. 383-384.
  17. JAXA. IKAROS Small Scale Solar Powered Sail Demonstration Satellite. 2010. URL: http://www.isas.jaxa.jp/en/missions/spacecraft/current/ikaros.html
  18. Les Johnson, Mark Whorton, Andy Heaton, Robin Pinson, Greg Laue, Charles Adams. NanoSail: A solar sail demonstration mission // Acta Astronautica. 2011. V. 68, No. 5-6. P. 555-650. DOI: 10.1016/j.actaastro.2010.02.008
  19. The Planetary Society. LightSail 2 completes mission with atmospheric reentry. URL: https://www.planetary.org/articles/lightsail-2-completes-mission
  20. NASA. Solar Sail Demonstrator (‘Sunjammer’). 2017. URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/tdm/solarsail/index.html


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход