Применение пространственного аэродинамического маневра при выведении космического аппарата на орбиты галилеевых спутников Юпитера

Авиационная и ракетно-космическая техника

2025. Т. 32. № 2. С. 173-181.

Авторы

Старинова О. Л.*, Шарипова А. Р.**

Самарский университет, Московское шоссе, д. 34, г. Самара, Россия

*e-mail: starinova@ssau.ru
**e-mail: Sharipovaaliya2016@yandex.ru

Аннотация

В статье представлена методика использования аэродинамического маневра в атмосфере Юпитера для уменьшения расхода рабочего тела на переход космического аппарата (КА) с межпланетной траектории на орбиты галилеевых спутников Юпитера. Рассматривается движение космического аппарата в атмосфере Юпитера с постоянными углом атаки, углом скольжения и аэродинамическим качеством. Приведены примеры моделирования пространственного аэродинамического маневра для выведения космического аппарата на орбиты галилеевых спутников: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. По результатам расчета сделан вывод, что формирование заданных орбит в сфере действия Юпитера с помощью пространственного аэродинамического маневра позволяет значительно уменьшить расход топлива и увеличить массу полезной нагрузки. 

Ключевые слова:

космический аппарат для исследования Юпитера, движение в атмосфере Юпитера, пространственный аэродинамический маневр в атмосфере Юпитера, уравнения движения космического аппарата в атмосфере планеты, модель атмосферы Юпитера

Список источников

  1. Соколов Н.Л. Аналитический метод расчета траекторий движения космического аппарата в атмосфере // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 4. С. 111-121.
  2.  Константинов М.С., Мин Т. Оптимизация прямых полетов к Юпитеру с ядерной электроракетной двигательной установкой // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 5. С. 22-33. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=182553
  3.  Константинов М.С., Орлов A.A. Оптимизация траектории к Юпитеру космического аппарата с малой тягой с использованием двух гравитационных маневров у Земли // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 1. С. 58-69. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=48925
  4.  Константинов М.С., Орлов А.А. Оптимизация траектории перелета космического аппарата с малой тягой для исследования Юпитера с использованием гравитационного маневра у Земли // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2013. Т. 21. № 5(21). С. 42-46.
  5.  Усачов В.Е., Ежов А.С., Симонов А.В. Оптимизация межпланетных траекторий перелета в ближайшее околосолнечное пространство // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2012. № 5(16). С. 19-27.
  6.  Jing Q., Hao Z., Li M. Trajectory optimization of flybys of multiple irregular satellites of Jupiter with Galilean moons gravity assist // Astrophysics and Space Science. 2024. Vol. 369. No. 40. DOI: 10.21203/rs.3.rs-3892642/v1
  7.  Alvin S., Donn B.K., Richard E.Y. et al. Thermal structure of Jupiter's atmosphere near the edge of a 5-μm hot spot in the north equatorial belt // Journal of geophysical research. 1998. No. 103, pp. 22857-22889. DOI: 10.1029/98JE01766
  8.  Galileo. In Depth, NASA Solar System Exploration. 2018. URL: https://solarsystem.nasa.gov/missions/galileo/in-depth/ 
  9.  Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. 3-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 529 с. 
  10.  Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов. 3-е изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 410 с. 
  11.  Ковалев В.В., Марченко А.Д., Старостина Т.В. и др. Баллистический анализ миссии к спутнику Юпитера Каллисто с посадкой на поверхность // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2024. Т. 23. № 1. С. 21-37. DOI: 10.18287/2541-7533-2024-23-1-21-37
  12.  Соколов Н.Л., Орлов Д.А. Проектно-баллистические исследования проблемы спуска космических аппаратов в атмосфере Марса // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 98-106.
  13.  Сидняев Н.И. Влияние аэродинамики космического аппарата на коридор входа и нагрев в атмосфере планет // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2021. Т. 184. № 5. С. 14-30.
  14.  Орлов Д.А., Саитова А.Г. Оптимальное управление космическим аппаратом при формировании орбиты искусственного спутника Юпитера на участке предварительного аэродинамического торможения // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=93375
  15.  Казаковцев В.П., Корянов В.В., Зо М.Т. Коррекция траектории перехода космического аппарата на круговую орбиту спутника при использовании торможения в атмосфере в условиях неопределенности ее параметров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2015. № 5(104). С. 38–46.
  16.  Зо М.Т. Анализ перехода космического аппарата на орбиту планеты с учетом торможения в атмосфере // Интернет-журнал «Науковедение». 2015. Т. 7. № 2. DOI: 10.15862/29TVN215 
  17.  Зо М.Т. Анализ движения космического аппарата при переходе на орбиту планеты с использованием торможения в атмосфере // Интернет-журнал «Науковедение». 2014. Т. 7. № 2. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/100TVN214.pdf
  18.  Юн С.У. Тепловой анализ спускаемого аппарата при траектории движения в атмосфере планет // Гагаринские чтения – 2019: сборник тезисов докладов XLV Международной молодежной научной конференции (16–19 апреля 2019; Москва, Барнаул, Ахтубинск). М.: Изд-во МАИ, 2019. С. 578-579.
  19.  Орлов Д.А. Методика многокритериальной оптимизации управления движением космического аппарата при спуске в атмосфере планеты: Дисс. ... канд. техн. наук. М.: РУДН, 2021. 128 с.
  20.  Шарипова А.Р. Применение аэродинамического маневра при выведении космического аппарата на орбиту спутника Юпитера – Каллисто // Управление движением и навигация летательных аппаратов: Сборник трудов XXVI Всероссийского семинара (14-16 июня 2023; Самара). Самара: Изд-во Самарского ун-та, 2023. С. 91-95.
  21.  Siddiqi A.A. Beyond Earth: A Chronicle of Deep space Exploration, 1958–2016. National Aeronautics & Space Administration, 2018,390 p.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025