Метод графоаналитического определения границ пространственно-временных областей достижимости космического аппарата сервисного обслуживания техногенных космических объектов на геостационарной орбите
Автор: А.Н. Глуздов, П.В. Горбулин, Е.В. Котяшов, О.Л. Куваев
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2, 2020 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время на различных этапах создания и отработки находится несколько проектов сервисных космических аппаратов, одной из задач которых является проведение обслуживания орбитальных объектов в максимально сжатые сроки. При планировании обслуживания требуется выполнять большой объем вычислений, связанный с выбором рациональной схемы перелета. Для уменьшения объема вычислений необходим подход, обеспечивающий поиск множества реализуемых траекторий перелета. Одним из таких подходов является метод определения границ пространственно-временных областей достижимости, позволяющий оценить априорные возможности сервисного космического аппарата по обслуживанию орбитальных объектов, расположенных на круговых орбитах. Для построения пространственно-временных областей достижимости применяется математический аппарат теории годографов, позволяющий последовательно, на основе аналитического решения оптимизационной задачи двухимпульсного перелета, определить минимальную и максимальную продолжительности движения космического аппарата, под которыми понимается время, необходимое для перелета от точки начала маневрирования до точки встречи с обслуживаемым орбитальным объектом, при условии приложения одного импульса скорости. Графическое сопоставление траекторий движения обслуживаемых орбитальных объектов и пространственно-временных областей достижимости сервисного космического аппарата позволяет определить потенциальную возможность проведения обслуживания, а также интервалы времени и фазовых углов, на которых такое обслуживание возможно. Предлагаемый метод может быть использован для поиска решения, обеспечивающего начальное приближение для последующего точного расчета траектории движения численными методами, а также построения программы управления космическим аппаратом.
Космический аппарат, геостационарная орбита, пространственно-временные области достижимости космического аппарата, теория годографов, оптимизационная задача двухимпульсного перелета
Короткий адрес: https://sciup.org/14117437
IDR: 14117437 | УДК: 629.7.076.6 | DOI: 10.26732/j.st.2020.2.04
Method of graphoanalytical finding borders space-time areas of reachability service spacecraft man-made space objects in geostationary orbit
At the present time at various stages of creation and development there are several projects of service spacecraft. One of the tasks of which is to service orbital objects as soon as possible. During the planning maintenance is needed to perform a large amount of calculations associated with the choice of a rational flight scheme. To reduce the amount of computation, an approach is needed that provides a search for the set of realized flight paths. One of such approaches is the method for determining the boundaries of the spatiotemporal reachability regions, which allows one to evaluate the a priori capabilities of service spacecraft for servicing orbital objects located in circular orbits. To construct spatiotemporal reachable regions, the mathematical apparatus of the hodograph theory is used, which allows, sequentially, based on the analytical solution of the optimization problem of a two-pulse flight, to determine the minimum and maximum duration of the spacecraft’s movement, which is understood as the time required for the flight from the point of maneuvering to the meeting point with the serviced an orbital object under the condition of the application of one velocity impulse. A graphical comparison of the trajectories of the serviced orbital objects and spatiotemporal reachable areas of the service spacecraft makes it possible to determine the potential for service, as well as the time intervals and phase angles at which such service is possible. The proposed methodological apparatus can be used to find a solution providing an initial approximation for the subsequent accurate calculation of the trajectory of motion by numerical methods, as constructing a control program for the spacecraft.
Список литературы Метод графоаналитического определения границ пространственно-временных областей достижимости космического аппарата сервисного обслуживания техногенных космических объектов на геостационарной орбите
- Spaсe drone adaptable servicing spacecraft [Электронный ресурс]. URL: https://indico.esa.int/event/234/contributions/3749/attachments/3072/3776/2018 CSID_LinnBarnett_Spacedrone.pdf (дата обращения: 27.06.2020).
- U.S. Space sues Orbital ATK over ViviSat venture [Электронный ресурс]. URL: https://spacenews.com/u-s-spacesues-orbital-atk-over-vivisat-venture (дата обращения: 27.06.2020).
- What Is NASA's Asteroid Redirect Mission [Электронный ресурс]. URL: https://www.nasa.gov/content/what-isnasa-s-asteroid-redirect-mission (дата обращения: 27.06.2020).
- Кирилов В. А., Богатеев И. Р., Тарлецкий И. С., Баландина Т. Н., Баландина Е. А. Анализ концепций очистки околоземного космического пространства // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. Т. 18. № 2. С. 343–351.
- MEV-1 (Mission Extension Vehicle-1) [Электронный ресурс]. URL: https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/m/mev-1 (дата обращения: 19.05.2020).
- MEV-1 успешно передвинул другой спутник на новую орбиту [Электронный ресурс]. URL: https://nplus1.ru/news/2020/04/17/mev-1-success (дата обращения: 19.05.2020).
- Баранов А. А., Разумный В. Ю. Планирование обслуживания разнородных спутниковых систем // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. 2016. № 4. С. 16–26.
- Бердышев Ю. И. Качественный анализ областей достижимости // Космические исследования. 1996. Т. 34. № 2. С. 141–144.
- Бэттин Р. Наведение в космосе. М. : Машиностроение, 1966. 406 с.
- Горбулин В. И. Оптимизация развертывания космических систем : монография. СПб. : ВКА имени А. Ф. Можайского, 2003. 102 с.
- Охоцимский Д. Е., Сихарулидзе Ю. Г. Основы механики космического полета. М. : Наука, 1990. 448 с.
- Мирер С. А. Механика космического полета. Орбитальное движение. М. : Резолит, 2007. 270 с.
- Бурдаев М. Н. Теория годографов в механике космического полета. М. : Машиностроение, 1975. 152 с.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. : Наука, 2003. 832 с.
- Бердышев Ю. И. Нелинейные задачи последовательного управления и их приложение : монография. Екатеринбург : УрО РАН, 2015. 193 с.
- Старостин Б. А. Методы и алгоритмы построения множества реализуемых перехватов опасных космических объектов : дисс. … канд. техн. наук: 05.13.18. Казань, 2007. 172 с.
- Аверкиев Н. Ф., Власов С. А., Богачев С. А., Жаткин А. Т., Кульвиц А. В. Баллистические основы проектирования ракет-носителей и спутниковых систем. СПб. : ВКА имени А. Ф. Можайского, 2017. 302 с.
- Телегин О. А. Области достижимости летательных аппаратов : учеб. пособие. СПб. : БГТУ, 2013. 141 с.
