Инженерный журнал: наука и инновации
# 2
2016 1
УДК 629.78 DOI 10.18698/2308-6033-2016-02-1464
Выбор программы управления сближением
космического аппарата — сборщика мусора
на геостационарной орбите
с малой трансверсальной тягой
© С.А. Ишков, Г.А. Филиппов
Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет), Самара, 443086, Россия
Рассмотрена задача очистки геостационарной орбиты от космического мусора. Для
этой цели предложено использовать специальный космический аппарат — сборщик
мусора с электроракетным двигателем малой тяги. Исследована наиболее слож-
ная часть операции утилизации — сближение с фрагментом космического мусора.
Используется модель относительного движения в цилиндрической системе коор-
динат, начало которой помещено в центр масс фрагмента космического мусора.
Получен простой аналитический алгоритм управления космическим аппаратом с
малой трансверсальной тягой, состоящий из двух активных участков знакопо-
стоянства ускорения от тяги — тормозного и разгонного — и одного пассивного
участка между активными участками, на котором двигательная установка вы-
ключена. Такая программа управления обеспечивает минимальный расход рабочего
тела. Управление относительным движением разделено на управление вековыми и
периодическими составляющими. Получены аналитические соотношения для рас-
чета продолжительности участков знакопостоянства ускорения от тяги (ликви-
дация вековой составляющей), а также расчетная формула для определения
начального фазового угла, характеризующего положение активного космического
аппарата на эллипсе относительного движения. В таком случае в конечный мо-
мент времени периодическая составляющая относительного движения будет
равна нулю.
Ключевые слова:
утилизация космического мусора, космический аппарат, сбор-
щик мусора, относительное движение, управление движением.
Введение.
Проблема очистки космического пространства от кос-
мических аппаратов (КА), отработавших свой ресурс, становится все
более актуальной, особенно для геостационарной орбиты (ГСО), где
плотность размещения функционирующих КА очень высока. По
оценкам, приведенным в статье [1], среднее расстояние между сосед-
ними КА (как действующими, так и неработающими) составляет ме-
нее 500 км, что является уже критическим с точки зрения безопасно-
го функционирования систем связи и коррекции орбиты.
Одним из возможных вариантов решения указанной проблемы яв-
ляется создание специального КА — сборщика мусора (КАСМ), снаб-
женного электроракетной двигательной установкой малой тяги [2].