Рассмотрение возможности стабилизации относительного движения наноспутников под действием активного аэродинамического управления
Автор: Лукьянов М.М., Зуев Д.М.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3 т.24, 2023 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрены перспективы применения аэродинамического управления для поддержания формации наноспутников класса CubeSat. Целью данной работы является оценка границ применения активного аэродинамического контроля для стабилизации относительного движения двух аппаратов CubeSat 3U на солнечно-синхронной орбите высотой 570 км. Проведен обзор теоретических сведений об аэродинамических силах, действующих на искусственные спутники Земли, в рамках которого рассмотрены модели верхней атмосферы Земли. Рассмотрены аспекты построения дифференциальной силы лобового сопротивления для наноспутников в качестве исполнительного механизма активного управления. Для исследования орбитального движения спутников под действием аэродинамического управления с помощью программы General Mission Analysis Tool смоделирован групповой полет двух космических аппаратов с учетом факторов, вызывающих возмущения орбит. По результатам экспериментов изучена динамика межспутникового расстояния и сделан вывод о возможности применения аэродинамической дифференциальной силы для стабилизации относительного движения.
Cubesat, групповой полет, дифференциальная сила, аэродинамическое сопротивление, gmat
Короткий адрес: https://sciup.org/148328183
IDR: 148328183 | DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-3-537-549
Список литературы Рассмотрение возможности стабилизации относительного движения наноспутников под действием активного аэродинамического управления
- CubeSat [Электронный ресурс]. URL: https://www.cubesat.org (дата обращения: 25.01.2023).
- A Review of Impending Small Satellite Formation Flying Missions / Bandyopadhyay S., Subramanian G., Foust R. и др. // 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting. Kissimmee. 2015. 17 p.
- Hughes S. P. Preliminary Optimal Orbit Design for the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) // Advances in the Astronautical Sciences. 2002. Vol. 111. P. 61-78.
- Chung S., Miller, D., de Weck, O. ARGOS Testbed: Study of Multidisciplinary Challenges of Future Spaceborne Interferometric Arrays // Optical Engineering. 2004. Vol. 43, No. 9. P. 2156-2167.
- Review of formation flying and constellation missions using nanosatellites / Bandyopadhyay S., Foust R., Subramanian G. et al. // Journal of Spacecraft and Rockets. 2016. Vol. 53 (3). 12 p.
- Swarm-Keeping Strategies for Spacecraft Under J2 and Atmospheric Drag Perturbations / Morgan D., Chung S., Blackmore L. et al. // Journal of Guidance. Control, and Dynamics. 2012. Vol. 35, No. 5. P. 1492-1506.
- Пантелеймонов И. Н. Перспективная методика управления полетом космических аппаратов одной орбитальной группировки с применением межспутниковых радиолиний // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2018. No. 2. С. 73-83.
- Horsley M. An investigation into using differential drag for controlling a formation of CubeSats // Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference. Maui, 2011. 18 p.
- Иванов Д., Кушнирук М. Исследование алгоритма управления пространственным движением группы спутников с помощью аэродинамической силы // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2017. № 53. С. 1-32.
- Подъемная сила крыла самолета: формула [Электронный ресурс]. URL: https://travelsoul.ru/podemnaa-sila-kryla-samoleta-formula/ (дата обращения: 04.10.2023).
- Vaughan W., Johnson D., Justus C. Guide to Reference and Standard Atmosphere Models: Tech. Rep. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2010. 142 p.
- Jacchia L. New static models of the thermosphere and exosphere with empirical temperature profiles: Special Report. Cambridge: Smithsonian Astrophysical Observatory, 1970. 87 p.
- Hedin A. Extension of the MSIS thermosphere model into the middle and lower atmosphere // J. Geophys. Res. 1991. No. 96. P. 1159-1172.
- Picone J., Hedin A., Drob D. NRLMSISED00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues // Journal of Geophysical Research. 2002. Vol. 107, No. A12. 16 p.
- ГОСТ Р 25645.166-2004. Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли. М.: ИПК Издательство Стандартов. 2004. 24 с.
- Harrison S. A free molecular aerodynamic investigation using multiple satellite analysis // Planet. Space Sci. 1996. Vol. 44, No. 2. P. 171-180.
- Oltrogge D., Leveque K. An evaluation of cubesat orbit decay: Proceedings of 25th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Utah, 2011. 12 p.
- Foster C., Hallam H., Mason J. Orbit Determination and Differential-drag Control of Planet Labs Cubesat Constellations // ArXiv: Space Physics. 2015, 13 p.
- Gangestad J., Rowen D., Hardy B. Flight Results from AeroCube-6: A Radiation Dosimeter Mission in the 0.5U Form Factor // CubeSat Developers' Workshop. San Luis Obispo. 2016. 18 p.
- General Mission Analysis Tool (GMAT) v.R2016a [Электронный ресурс]. URL: https://software.nasa.gov/software/GSC-17177-1 (дата обращения: 08.02.2023).
