Анализ оптимальных вариантов двухъярусных спутниковых систем непрерывного обзора сферического слоя околоземного космического пространства

Авторы

Разумный Ю. Н.^1*, Самусенко О. Е.^2**, Нгуен Н. К.^1***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Российский университет дружбы народов, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198, Россия

*e-mail: yury.razoumny@gmail.com
**e-mail: o.e.samusenko@gmail.com
***e-mail: sky_moscow@mail.ru

Аннотация

Рассматривается задача оптимизации орбитального построения двухъярусных спутниковых систем (СС) непрерывного обзора сферического слоя околоземного космического пространства (ОКП) по критерию минимума суммарных затрат характеристической скорости на создание системы. Проведены декомпозиция данной задачи и сведение к традиционной задаче выбора в классе дельта-систем одноярусных орбитальных построений и их оптимизации по критерию минимума суммарной характеристической скорости (СХС). Обсуждаются результаты и предложение по использованию полученных оптимальных вариантов двухъярусных СС для решения различных практических задач.

Ключевые слова

спутниковая система, непрерывный обзор, околоземное космическое пространство, дельта-системы, кинематически правильные системы

Библиографический список

1. Усовик И.В., Дарнопых В.В., Малышев В.В. Методика оценки эволюции техногенного засорения низких околоземных орбит с учетом взаимных столкновений и активного удаления космического мусора // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 3. С. 54-62.

2. Дарнопых В.В., Малышев В.В. Оптимизация баллистического построения орбитальных группировок космических систем наблюдения на основе оперативного планирования их целевого функционирования // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 6. С. 25-34.

3. Vargo L.G. Orbital patterns of satellite systems // The Journal of the Astronautical Sciences. 1960. Vol. 7. № 4, pp. 78-86.

4. Gobetz F.W. Satellite networks for global coverage // Advances in astronautical sciences. 1963. Vol. 9, pp. 134-156.

5. Walker J.G. Satellite Constellations // Space Technology. 1984. Vol. 37, pp. 559-572.

6. Можаев Г.В. Задача о непрерывном обзоре Земли и кинематически правильные спутниковые системы. Часть I // Космические исследования. 1972. Т. 10. № 6. С. 833-840.

7. Можаев Г.В. Задача о непрерывном обзоре Земли и кинематически правильные спутниковые системы. Часть II // Космические исследования. 1973. Т. 11. № 1. С. 59-69.

8. Можаев Г.В. Синтез орбитальных структур спутниковых систем: теоретико-групповой подход. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

9. Можаев Г.В. Проблемы оптимизации движения спутниковых систем: состояние исследований и перспективы // Труды МАИ. 2009. № 34. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=8227

10. Власов С.А. Основы баллистического проектирования систем КА землеобзора: Учебное пособие. – СПб.: Министерство обороны РФ, 1998. – 98 с.

11. Бырков Б.П., Силов В.В., Никитин И.Н. Использование временных диаграмм видимости для выбора одномаршрутных систем ИСЗ на эллиптических орбитах // Труды XVIII чтений К.Э. Циолковского (Калуга, 13-16 сентября, 1983). Секция «Механика космического полета». – М.: ИИЕиТ АН СССР, 1984. С. 38-45.

12. Lang T.J. Symmetric circular orbit satellite constellations for continuous global coverage // Proceedings of the AAS/AIAA Astrodynamics Conference, Kalispell, Aug. 10-13, 1987. – San Diego, CA, Univelt, Inc. Part 2 (A89-12626 02-12). 1988, pp. 1111-1132.

13. Lang T.J. Optimal low earth orbit constellations for continuous global coverage // AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Victoria, Canada, 16-19 August 1993, no. 597, 18 p.

14. Lang T.J. A parametric examination of satellite constellations to minimize revisit time for low earth orbits using a genetic algorithm // AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Quebec, Canada, 30 July-2 August 2001, vol. 109, pp. 625-640.

15. Lang T.J. Walker Constellations to Minimize Revisit Time in Low Earth Orbit // 13-th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, Ponce, Puerto Rico, 9-13 February 2003. Paper AAS 03-178, 16 p.

16. Razoumny Yu.N. Route satellite constellations for Earth discontinuous coverage and optimal solution peculiarities // Journal of Spacecraft and Rockets. 2017. Vol. 54. No. 3, pp. 572-581. DOI: 10.2514/1.A33689

17. Razoumny Yu.N. Fundamentals of the Route Theory for Satellite Constellation Design for Earth Discontinuous Coverage. Part 3: Low-Cost Earth Observation with Minimal Satellite Swath // Acta Astronautica. 2016. Vol. 129, pp. 447-458. DOI: 10.1016/j.actaastro.2016.07.018

18. Разумный Ю.Н. Машиностроение. Энциклопедия: В 40 т. Т. IV-22. Ракетно-космическая техника. Кн. 1. – М.: Машиностроение, 2012. С. 180-225.

19. Разумный Ю.Н., Самусенко О.Е., Нгуен Нам Куи. О задаче оптимизации орбитальной структуры многоярусных спутниковых систем непрерывного обзора околоземного пространства // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 4(697). DOI: 10.18698/0536-1044-2018-4-68-79

20. Razoumny Yu.N., Samusenko Oleg, Nguyen Nam Quy. Satellite Constellation Design for Near Earth Space Coverage Basing on Two-Tier Satellite Structures // Advances in the Astronautical Sciences. 2017. Vol. 161, pp. 1142-1149.

Скачать статью