Программное управление космическим аппаратом с электроракетными двигателями в окрестности астероида

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается управление движением центра масс космического аппарата с двигательной установкой малой тяги в окрестности астероида неправильной формы. Формирование программы управления движением при планировании миссии осложнено неполными знаниями о гравитации астероида. В качестве математической модели гравитационного потенциала астероида может использоваться суперпозиция N притягивающих точек, вращающихся с собственной угловой скоростью астероида на неизменном расстоянии. Предварительное изучение объекта исследования позволяет рассчитать характеристики такой модели с двумя притягивающими центрами. Программное управление в окрестности астероида для целевых маневров формируется на базе комбинации локально-оптимальных законов управления и разработанного алгоритма релейного переключения между ними с зоной нечувствительности. Разработанные алгоритмы и методики иллюстрируются результатами моделирования движения космического аппарата в окрестности астероида 433 Эрос.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Л. Старинова

Самарский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Starinova.OL@ssau.ru
Россия, Самара

Д. Чень

Нанкинский университет науки и технологий

Email: Starinova.OL@ssau.ru
Китай, Нанкин

П. В. Фадеенков

Самарский университет

Email: Starinova.OL@ssau.ru
Россия, Самара

Список литературы

  1. Полищук Г.М., Пичхадзе К.М. Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований // М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. 659 c.
  2. Estublier D., Saccoccia G., Gonzalez J. Electric Propulsion on SMART-1// ESA Bulletin. 2007. № 129. P. 40–46.
  3. Sanctis De., Cristina M. Vesta’s Mineralogical Composition as Revealed by the Visible and Infrared Spectrometer on Dawn // Meteoritics & Planetary Science. 2013, V. 48. Iss. 11. P. 2166–2184.
  4. Accomazzo A., Lodiot S., Companys V. Rosetta Mission Operations for Landing // Acta Astronautica. 2016. V. 125. P. 30–40.
  5. Rayman M., Varghese P., Lehman D., Livesay L. Results from the Deep Space 1 Technology Validation Mission // Acta Astronautica. 2000. V. 47. Iss. 2–9. P. 475–487.
  6. Foing B., Racca G., Marini A., Evrard E., Stagnaro L., Almeida M. et al. SMART-1 Mission to the Moon: Status, First Results and Goals // Advances in Space Research. 2006. V. 37. Iss. 1. P. 6–13.
  7. Мартынов М.Б., Петухов В.Г. Концепция применения электроракетной двигательной установки в научных космических проектах: преимущества и особенности, примеры реализации // Вестн. НПО им. С.А. Лавочкина. 2011. № 2. C. 3–11.
  8. Petukhov V.G., Konstantinov M.S., Vuk V.S. Simultaneous Optimization of the Low-thrust Trajectory and the Main Design Parameters of the Spacecraft // Advances in the Astronautical Sciences. 2017. V. 161. P. 639–653.
  9. Слюта Е.Н. Форма малых тел Солнечной системы // Астрономический вестник. Исследования солнечной системы. 2014. Т. 48. № 3. 234 c.
  10. Columbi E., Anil N., Hirani B., Benjamin F., Villaс F. Structure Preserving Approximations of Conservative Forces for Application to Small-Body Dynamics // Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2009. V. 32. № 6. P. 1847–1858.
  11. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965. 540 с.
  12. Starinova O.L., Shornikov A.Y., Nikolaeva E.A. Electrospinning and Electrospraying – Techniques and Applications: Using the iESP Installed on the Space Station Moving in an Irregular Gravitational Field of the Asteroids Eros and Gaspra. London: IntechOpen Limited, 2019. Chap. 5. P. 89–107.
  13. Старинова О.Л. Расчет межпланетных перелетов космических аппаратов с малой тягой. Изд. 2-е. М.: ЛЕНАНД, 2020. 200 с.
  14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: “Моделирование движения КА с ЭРДУ, предназначенных для исследования малых тел Солнечной системы”. Патент № 2022612731; 28.02.2022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Прямоугольная и комбинированная барицентрические системы координат, используемые для описания объектоцентрического движения.

Скачать (56KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Алгоритм и результаты расчета: а – алгоритм расчета параметров модели гравитационного поля, б – полученные изолинии гравитационного потенциала астероида Эрос.

Скачать (225KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Компоненты безразмерного гравитационного ускорения для астероида Эрос: а – радиальная, б – трансверсальная и нормальная.

Скачать (174KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Алгоритм выбора значений функций управления.

Скачать (204KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Маневр формирования рабочей объектоцентрической орбиты: а – программа управления, б – траектория движения.

Скачать (105KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Поддержание орбиты (первый способ): а – стабилизирующее орбиту управление, б – изменение радиуса орбиты.

Скачать (287KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Поддержание орбиты (второй способ): а – программа включений-выключений двигательной установки, б – изменение большой полуоси орбиты.

Скачать (193KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025