Определение параметров оснащенной гарпуном тросовой системы для буксировки космического мусора

Авторы

Асланов В. С.^*, Алексеев А. В., Ледков А. С.^**

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

*e-mail: aslanov_vs@mail.ru
**e-mail: ledkov@inbox.ru

Аннотация

В работе исследуется процесс уборки космического мусора при помощи тросовой системы. Рассматривается этап захвата космического мусора при помощи гарпуна и этап начала буксировки. Система состоит из буксира, снабженного двигателем малой тяги, пассивного объекта — космического мусора, моделируемого протяженным твердым телом тяжелее буксира, и упругого троса. Построена математическая модель и определены возмущения, возникающие из-за воздействия гарпуна. В результате проведения численных экспериментов найдены границы параметров системы буксировки, позволяющие осуществлять безопасный захват и последующий увод с орбиты пассивного объекта. Результаты работы могут быть использованы для создания новых систем уборки космического мусора.

Ключевые слова

космический мусор, космическая тросовая система, уравнения движения, стыковка, гарпун, хаос

Библиографический список

1. Бордовицына Т.В., Александрова А.Г., Чувашов И.Н. Численное моделирование динамики околоземных космических объектов искусственного происхождения c использованием параллельных вычислений // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2011. № 4(16). С. 34-48.

2. Вениаминов С.С., Червонов А.М. Космический мусор — угроза человечеству // Механика. 2012. Т. 1. № 1. С. 2-191.

3. Kessler D.J., Cour‐Palais B.G. Collision frequency of artificial satellites: the creation of a debris belt // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1978, vol. 83. No. A6. С. 2637-2646.

4. Зеленцов В.В. Проблемы мелкого космического мусора // Наука и образование. 2015. № 04. С. 89–104.

5. Liou J.C., Johnson N.L., Hill N.M. Controlling the growth of future LEO debris populations with active debris removal // Acta Astronautica. 2010. Vol. 66. P. 648–653.

6. Shan M., Guo J., Gill E. Review and comparison of active space debris capturing and removal methods. Progress in Aerospace Sciences, 2016, vol. 80, pp. 18-32.

7. 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: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=24856

8. Авдеев А. В. К вопросу борьбы с космическим мусором с помощью лазерной космической установки на основе HF-НХЛ // Труды МАИ, 2012, № 61: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35496

9. Phipps C.R., Baker K.L., Libby S.B., Liedahl D.A., Olivier S.S., Pleasance L.D., Rubenchik A., Trebes J.E., George E.V., Marcovici B., Reilly J.P., Valley M.T. Removing orbital debris with lasers// Advances in Space Research. 2012. vol. 49. iss. 9. P. 1283-1300. DOI: 10.1016/j.asr. 2012.02.003.

10. Aslanov V., Yudintsev V. Dynamics of large space debris removal using tethered space tug // Acta Astronautica. 2013. Vol. 91. P. 149-156.

11. Ледков А.С. Управление силой тяги при буксировке космического мусора на упругом тросе // Наука и образование. 2014. № 10. С. 383-397.

12. Nishida S.I. Space debris removal system using a small satellite // Acta Astronautica. 2009. Vol. 65. P. 95-102.

13. Трушляков В.И., Юткин Е.А. Обзор средств стыковки и захвата объектов крупногабаритного космического мусора // Омский научный вестник. 2013. № 2 (120). С. 56-61.

14. Aslanov V.S.; Ledkov, A.S. Dynamics of Towed Large Space Debris Taking Into Account Atmospheric Disturbance // Acta Mechanica. 2014. 9 (vol. 225), pp. 2685–2697.

15. Aslanov V.S. Chaos Behavior of Space Debris During Tethered Tow. // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2016. Vol. 39, No 10 (2016), pp. 2399-2405.

16. Асланов В.С., Ледков А.С., Стратилатов Н.Р. Влияние тросовой системы, предназначенной для доставки груза на Землю, на вращательное движение космического аппарата // Полет. 2009. № 1. С. 54-60.

17. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. — М.: Наука, 1990. — 329 с.

18. Белецкий В.В. Движение искусственного спутника относительно центра масс. — М.: Наука, 1965. — 416 с.

19. Зукас Д.А., Николас Т., Свифт Х.Ф. Динамика удара. — М.: МИР, 1985. — 296 с.

20. Сагомонян А.Я. Проникание. — М.: МГУ, 1974. — 301 с.

21. Jasper L.E.Z., Seubert C.R., Schaub H., Trushkyakov V., Yutkin E.: Tethered tug for large low earth orbit debris removal. In: AAS/AIAA Astrodynamics Specialists Conference Astrodynamic Conference, January 29—February 2, Charleston, South Carolina, AAS 12-252 (2012).

Скачать статью