Задача перемещения космического аппарата с солнечным парусом между произвольными точками леерной связи


Авторы

Васькова В. С.*, Родников А. В.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: vsvaskova@yndex.ru

Аннотация

Изучается один из энергонезависимых способов перемещения космического аппарата (КА) вдоль троса, концы которого закреплены на космических станциях, двигающихся по одной гелиоцентрической орбите. В качестве источника относительного ускорения КА используется солнечный парус (СП), трос считается невесомым, нерастяжимым, постоянно натянутым и рассматривается как геометрическое ограничение. В этом случае движение КА в плоскости орбиты осуществляются по дуге эллипса с фокусами в точках закрепления троса. Строится закон управления наклоном СП к направлению солнечных лучей, позволяющий перемещать КА за минимально возможное время между двумя произвольными точками описанного эллипса, более удаленными от Солнца, чем станции. Движение КА начинается с нулевой относительной скоростью, до некоторой точки переключения оно продолжается с максимально возможным относительным ускорением, далее происходит максимально быстрое замедление и КА достигает конечной точки с нулевой относительной скоростью. Описывается программный код, позволяющий вычислять скорость, ускорение, силу натяжения троса в любой точке траектории КА, а также определяющий положение точки переключения в зависимости от эксцентриситета эллипса, коэффициента отражения солнечного паруса и координат начальной и конечной точек перемещения.

Ключевые слова:

солнечный парус, космическая тросовая система, гелиоцентрическая орбита, односторонняя связь, программный код

Список источников

  1. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1989. - 464 с.
  2. Васькова В.С. О перемещении вдоль троса космического аппарата с неидеальным солнечным парусом // Труды МАИ. 2024. № 139. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=183449
  3. McInnes C.R. Solar sailing: technology, dynamics and mission applications. Berlin, Heidelberg: Springer, 2004, 321 p.
  4. Белецкий В.В. Очерки о движении космических тел. - М.: URSS, 2017. - 432 с.
  5. Поляхова Е.Н. Космический полёт с солнечным парусом. - М.: URSS, 2010. - 302 с.
  6. Трофимов С.П. Увод малых космических аппаратов с верхнего сегмента низких орбит с помощью паруса для увеличения силы светового давления // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2015. № 32. С. 1-32. 
  7. Шмыров А.С., Шмыров В.А., Шиманчук Д.В. Управление орбитальным движением космического аппарата вблизи точки либрации с помощью изменения отражательной способности солнечного паруса // Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2024. Т. 20, № 2. С. 298–306. DOI: 10.21638/spbu10.2024.214
  8. Шиманчук Д.В., Шмыров А.С., Шмыров В.А. Управляемое движение солнечного паруса в окрестности коллинеарной точки либрации // Астрономический журнал. 2020. Т. 4, № 3. С. 193-200. DOI: 10.1134/S1063773720030056
  9. Farres A., Heiligers J., Miguel N.B. Road Map to L4/l5 with a Solar Sail // Aerospace Science and Technology. 2019. Vol. 95, P. 1-16. DOI: 10.1016/j.ast.2019.105458
  10. Степаньянц Г.А. Прямой метод Ляпунова в задаче обеспечения устойчивости компактного минимального множества динамической системы и формирование гало-орбиты в окрестностях точки Лагранжа L2 // Известия РАН. Теория и сиcтемы управления. 2023. № 4. С. 3–16. DOI: 10.31857/S0002338823030034
  11. Макаренкова Н.А. Управление пространственным положением солнечного паруса // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=81044
  12. Васькова В.С., Родников А.В. Модельная задача о движении по леерной связи под солнечным парусом // Космические исследования. 2024. Т. 62, № 3. С. 302-310. DOI: 10.31857/S0023420624030087
  13. 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
  14. 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
  15. Родников А.В. О существовании безударных движений по леерной связи, закрепленной на протяженном космическом аппарате // Космические исследования. 2006. Т. 44, № 6. С. 553-560. DOI: 10.1134/S0010952506060098
  16. 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
  17. 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. Vol. 19, No. 3. P. 359-370. DOI: https://doi.org/10.20537/nd230802
  18. Рожков М.А., Старинова О.Л. Оптимизация управления солнечным парусом при движении аппарата по цикличным гелиоцентрическим траекториям // Космические исследования. 2023. Т. 61, № 6. С. 510-519. DOI: 10.31857/S0023420622600337
  19. Родников А.В. Изучение динамики космической тросовой системы с солнечным парусом по калибровочным характеристикам // 23-я Международная конференция «Авиация и космонавтика» (Москва, 18-22 ноября 2024): тезисы докладов. – М.: Издательство «Перо», 2024. С. 259-260.
  20. Бахвалов Н.С., Жуков Н.П., Кобельков Г.П. Численные методы. – М.: Наука, 1987. - 599 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход