Формирование инспекционного движения космических аппаратов на лунных орбитах
Автор: Денис Петрович Аваряскин, Вака Веласкес Доменика Паулина
Журнал: Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика @vestnik-psu-mmi
Рубрика: Механика
Статья в выпуске: 1 (68), 2025 года.
Бесплатный доступ
В данной работе решается задача выбора начальных параметров относительного движения космических аппаратов (КА) для обеспечения и сохранения инспекционной траектории. Исследование включает моделирование относительного движения двух КА (опорный и инспектор) на низких лунных круговых орбитах. В качестве орбит для опорного КА рассматриваются известные стабильные и "замороженные" орбиты, что позволило проанализировать их применимость в реализации задач инспекции. Результаты исследования показали наличие трех основных видов движения относительной траектории в орбитальной системе координат: перемещение вдоль оси Оx, вращение вокруг осей Оy и Оx. Обосновано использование 15 гармоник гравитационного потенциала Луны для анализа относительного движения КА вокруг Луны. Каждая относительная траектория была проанализирована с учетом отклонений по осям. Показано, что не все стабильные орбиты подходят для выполнения задач инспекции. Полярные орбиты продемонстрировали свои преимущества за счет большей адаптивности и меньшей нестабильности относительной траектории. Показано, что на неполярных орбитах эффект увеличения эксцентриситета относительной траектории со временем имеет значительное влияние на инспекционное движение.
Инспекционная траектория, космические аппараты, гравитационное поле Луны, низкие лунные орбиты, относительное движение, инспектор
Короткий адрес: https://sciup.org/147247346
IDR: 147247346 | УДК: 629.783 | DOI: 10.17072/1993-0550-2025-1-18-27
Formation of Inspection Motion for Spacecraft in Lunar Orbits
In this work, the problem of selecting the initial parameters for the relative motion of spacecraft (SC) to ensure and maintain the inspection trajectory is addressed. The study includes modeling the relative motion of two SCs (reference and inspector) in low lunar circular orbits. The orbits for the reference SC considered are known stable and "frozen" orbits, which allowed for the analysis of their applicability in the implementation of inspection tasks. The results of the study demonstrated the presence of three main types of motion of the relative trajectory in the orbital coordinate system: movement along the Ox axis, rotation around the Oy and Ox axes. The use of 15 harmonics of the lunar gravitational potential for the analysis of relative motion of SCs around the Moon was justified. Each relative trajectory was analyzed taking into account deviations along the axes. It was shown that not all stable orbits are suitable for performing inspection tasks. Polar orbits demonstrated their advantages due to greater adaptability and reduced instability of the relative trajectory. It was shown that in non-polar orbits, the effect of increasing the eccentricity of the relative trajectory over time has a significant impact on the inspection movement.
Список литературы Формирование инспекционного движения космических аппаратов на лунных орбитах
- Vilana E.C. Study of spacecraft orbits in the gravity field of the moon [Электронный ресурс] // Projecte/Treball Final de Carrera, UPC, Escola Tècnica Superior d'Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa URL: http://hdl.handle.net/2099.1/15241 (дата обращения: 30.10.2024).
- Konopliv A.S., Asmaк S.W., Carranza E., Sjogren W.L., Yuan D.N. Recent Gravity Models as a Result of the Lunar Prospector Mission // Icarus. 2001. № 150. С. 1–18.
- Scherbakov M.S., Avariaskin D.P. Studying problems on choosing stable orbits of nanosatellites to provide passive and periodic relative trajectories // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Т. 1536, № 1. 8 с.
- Ramanan R.V., Adimurthy V. An analysis of near-circular lunar mapping orbits. // J Earth Syst Sci. 2005. № 114. С. 619–626.
- Russell R., Lara M. Repeat Ground Track Lunar Orbits in the Full-Potential Plus Third-Body Problem // AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit. 2006. № 6750.
- Чунжуй Д., Старинова О.Л. Анализ стабильности низких селеноцентрических орбит // Инженерный журнал: наука и инновации. 2020. № 10. 19 с.
- Гордиенко Е.С., Ивашкин В.В., Симонов А.В. Анализ устойчивости орбит искусственных спутников луны и выбор конфигурации лунной навигационной спутниковой системы // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2016. № 34. С. 40–54.