Управление кинетическим моментом солнечного паруса путём изменения отражательной способности его поверхности

Авторы

Макаренкова Н. А.

e-mail: hope150392@mail.ru

Аннотация

В статье рассматривается управление солнечным парусом, конструкция которого представлена в виде тонкой зеркальной плёнки, форма которой поддерживается центробежными силами, возникающимиза счёт вращения жёсткой вставки, и маховика, компенсирующего кинетический момент системы «жёсткая вставка – плёнка». В представленном варианте конструкции переориентация космического аппарата возможна за счёт изменения угла между векторами кинетических моментов маховика и системы «жёсткая вставка – плёнка», что позволит обойтись без расхода рабочего тела. При возникновении нежелательной угловой скорости солнечного паруса при ненулевой сумме векторов кинетических моментов элементов конструкции предлагается создавать внешний управляющий момент за счёт изменения коэффициента отражательной способности плёнки.

Ключевые слова

солнечный парус, кинетический момент, управление космическим аппаратом, отражательная способность, аккумулирование энергии

Библиографический список

1. Поляхова Е.Н. Космический полёт с солнечным парусом: проблемы и перспективы. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. – 304с.

2. Johnson L.,Young R., Barnes N., Friedman L., Lappas V., McInnes C. Solar sails: technology and demonstration status // International Journal of Aeronautical and Space Sciences, 2012, no. 13(4), pp. 421 – 427.

3. Selva D., Krejci D. A survey and assessment of the capabilities of Cubesats for Earth observation // Acta Astronautica, 2012, no. 74, pp. 50 – 68.

4. Omar S.R. Using differential aerodynamic forces for CubeSat orbit control // Auburn University Journal of Undergraduate Scholarship. Spring, 2014, URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.589.5654&rep=rep1&type=pdf

5. Wawrzyniak G.G., Howell K.C. An adaptive, receding-horizon guidance strategy for solar sail trajectories // American Istitute of Aeronautics and Astronautics, 2012, vol. 59, issue 4, pp. 650 – 675.

6. Macdonald M. Solar Sailing: Applications and Technology Advancement // Advances in Spacecraft Technologies, 2011, February, pp. 35 – 60.

7. Bae Y.K. The Photonic Railway // Journal of Space Exploration, 2013, vol. 1, issue 2, available at: http://www.tsijournals.com/articles/the-photonic-railway.

8. Zeng X., Li J., Baoyin H. and Gong S. Trajectory optimization and applications using high performance solar sails // Theoretical & Applied Mechanics Letters, 2011, vol.1(3): 033001, pp. 1 – 7.

9. Aref S., Baron J. Study the Effect of Solar Radiation Pressure at Several Satellite Orbits // Baghdad for Sciences, 2013, vol. 10(4), pp. 1253 – 1261.

10. Liu J., Rong S., Shen F. and Cui N. Dynamics and control of a flexible solar sail // Mathematical Problems in Engineering, volume 2014, article ID 868419, available at: http://dx.doi.org/10.1155/2014/868419

11. Черемных Е.А., Зыков А.В.Разработка алгоритмов управления и исследование динамического поведения спутника с большим вращающимся солнечным парусом // Труды МАИ. 2011. № 45. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=25397

12. Комков В.А., Мельников В.М. Центробежные бескаркасные крупногабаритные космические конструкции. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 447 c.

13. Степаньянц Г.А. Об использовании гибкого гироскопа для реализации проекта «солнечный парус» // Авиакосмическое приборостроение. 2002. № 3. C. 10 — 15.

14. Макаренкова Н.А. Исследование формы поверхности полотна солнечного паруса при его пространственном развороте // Труды МАИ. 2016. № 85. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=65711

15. Макаренкова Н.А. Управление пространственным положением солнечного паруса // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=81044

16. Степаньянц Г.А. Вращение векторного пространства и простейшие задачи управления пространственным разворотом твёрдого тела. – М.: МАИ, 2007. – 164 с.

17. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Высшая школа, 1986. – 416 с.

18. Старовойтов Е.И. Выбор металлизации для отражателей космической системы орбитального освещения поверхности Земли // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=81048

19. Nakamiya M., Tsuda Y., Kawakatsu Y. A study of the Guidance Method for the small solar power sail demonstrator, IKAROS // Journal of Aerospace Engineering, Sciences and Applications, 2011, vol. III, no 3, available at: http://issfd.org/ISSFD_2011/S3-Interplanetary.Mission.Design.1-IMD1/S3_P6_ISSFD22_PF_075.pdf

20. Manahiro U., Takakazu O. Development of small solar power sail demonstrator, IKAROS // NEC Technical Journal, 2011, vol. 6, no. 1, pp. 52 – 56.

Скачать статью