Комплексное моделирование поведения конструкции космического аппарата с солнечным парусом роторного типа

Эта статья посвящена изучению различных аспектов функционирования конструкции космических аппаратов (КА) с солнечным парусом (СП) роторного типа на околоземной орбите. Целью функционирования КАСП является доставка научной аппаратуры в заданную точку космического пространства. Первым этапом любой исследовательской межпланетной миссии является участок геоцентрического набора скорости и выхода из сферы действия Земли, который является длительным и энергоемким манёвром, использующим многократные и достаточно быстрые программные развороты поверхности паруса большой площади. Это требует совместного анализа динамики движения КА относительно центра масс, прочности и устойчивости паруса и других элементов конструкции КА. В данной работе такой анализ проводится для КАСП роторного типа массой 332 кг и общей площадью паруса 184,2 м2. Проектная схема рассматриваемого совпадает с КАСП IKAROS Японского аэрокосмического агентства, предназначенным для исследования Венеры. IKAROS выводился из сферы действия Земли с помощью разгонного блока и избегал движения в поле тяготения Земли с раскрытым парусом. Исследования, проведенные в этой работе, показывают, что высота стартовой орбиты существенно влияет на параметры закона управления движением. Более высокие геоцентрические орбиты допускают использование для выполнения маневра программных разворотов с более низкими угловыми скоростями, что снижает нагрузки на полотно паруса от сил инерции. Было установлено, что КАСП данной конструкции может выполнять целевой маневр при высоте стартовой орбиты превышающей 20000 км.