Анализ динамики и управление движением низкоорбитальной космической тросовой системы

Авторы

Дон Ч.

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

e-mail: dongzhe@yandex.ru

Аннотация

Анализируется движение низкоорбитальной космической тросовой системы, состоящей из базового и малого космических аппаратов. Рассматриваются этапы развертывания, свободного движения и стабилизации на низкой почти круговой орбите. Длина троса по окончании развертывания системы составляет несколько десятков километров. Стабилизация движения системы в заданном диапазоне высот осуществляется с помощью корректирующего реактивного двигателя, расположенного на базовом космическом аппарате. Математическое моделирование движения системы на всех участках полета проводится по математической модели с распределенными параметрами, в которой трос представляется совокупностью материальных точек.

Ключевые слова

низкоорбитальная космическая тросовая система, развертывание, свободное движение, стабилизация движения, корректирующий реактивный двигатель

Библиографический список

1. Cosmo M.L., Lorenzini E.C. Tethers in Space Handbook, 3rd ed. NASA, Washington DC, Marshall Space Flight Center, Huntsville, 1997. – 241 p.

2. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. – М.: Наука, 1990. – 336 с.

3. Beletskii V.V., Ivanov M.B., Otstavnov E.I. Model problem of a space elevator // Cosmic Research. 2005. Vol. 43. No. 2, pp. 152-156. DOI: 10.1007/s10604-005-0029-1

4. Pugno N., Schwarzbart M., Steindl A., Troger H. On the stability of the track of the space elevator // Acta Astronautica. 2009. Vol. 64, pp. 524-537.

5. Aslanov V.S., Yudintsev V.V. Behavior of tethered debris with flexible append ages // Acta Astronautica. 2014. Vol. 104, pp. 91-98. DOI: 10.1016/j.actaastro.2014.07.028

6. Mantellato R., Valmorbida A., Lorenzini E. Thust-aided librating deployment of tape tethers // Journal of Spacecraft and Rockets. 2015. Vol. 52. No. 5, pp. 1395 −1406. DOI: 10.2514/1.A33273

7. Santangelo A., Hoffman J. Exploring the Earths upper atmosphere from the Space Shuttle based AIRSEDS-S tethered satellite mission – a program update // 36^th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, NV, U.S.A. 1998, 98-1031.

8. Johnson L., Gilchrist B., Estes R.D., Lorenzini E. Overview of future NASA tether applications // Advances in Space Research. 1999. Vol. 24. No. 8, pp. 1055-1063. DOI: 10.1016/S0273-1177(99)00553-0

9. Иванов В.А., Ситарский Ю.С. Динамика полета системы гибко связанных космических обектов. – М.: Машиностроение, 1986.– 248 с.

10. Zhu R., Misra A.K., Modi V.J. Dynamics and Control of Coupled Orbital and Librational Motion of Tethered Satellite Systems // Journal of the Astronautical Sciences. 1994. Vol. 42. No. 3, pp. 319 – 342.

11. Jordi Puig-Suari, James M.L. Modeling and analysis of orbiting tethers in an atmosphere // Acta Astronautica. 1991. Vol. 25. No. 11, pp. 679-686.

12. Кульков В.М. Анализ проектных параметров и исследование режимов управления орбитальным движением электродинамической тросовой системы // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. С. 41-46.

13. Zabolotnov Yu.M. Control of the deployment of a tethered orbital system with a small load into a vertical position // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2015. Vol. 79. No. 1, pp. 28-34. DOI: 10.1016/j.jappmathmech.2015.04.015

14. Zabolotnov Yu.M. Introduction to Dynamics and Control in Space Tether System. – Beijing: Science Press, 2013. – 140 p.

15. Дон Ч., Заболотнов Ю.М., Ван Ч. Анализ динамики развертываемой космической тросовой системы с атмосферным зондом // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 4(4). С. 726-732.

16. Заболотнов Ю.М. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы, состоящей из двух малых космических аппаратов // Космические исследования. 2017. Т. 55. № 3. С. 236-246. DOI: 10.7868/S002342061702008X

17. Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы большой протяжённости // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. № 2. С. 7-17. DOI: 10.18287/2541-7533-2017-16-2-7-17

18. Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Управление при развертывании тросовой системы на эллиптической орбите // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Авиационная и ракетно-космическая техника. 2017. Т. 19. № 1. С. 91-97.

19. Ишков С.А., Наумов С.А. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2006. Т. 9. № 1. С. 77-85.

20. Ишков С.А., Шейников И.В. Определение параметров орбитальной тросовой системы, предназначенной для спуска малых капсул с орбиты // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 5. С. 208-215.

21. Егорычев В.С., Сулинов А.В. Жидкостные ракетные двигатели малой тяги и их характеристики: Электронное учебное пособие. – Самара: Самарский государственый аэрокосмический университет, 2010. – 104 с.

Скачать статью