2 / 18
Е.С. Гордиенко, В.В. Ивашкин
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 3
⋅
2016
На втором этапе при анализе движения КА учтены возмущения
от нецентральности поля Луны, гравитационные поля Земли и
Солнца. При этом рассмотрен импульсный случай, когда величина
тяги неограниченна. В результате исследования определено, что
можно так выполнить трехимпульсный перелет в реальном поле, что
он будет реализован при практически тех же энергетических
затратах, что и в кеплеровском случае. При этом влияние
возмущений парируется для обеспечения конечных условий
подходящим выбором вектора прицельной дальности гиперболы
подлета к Луне. Показано, что для данного реального поля
существует оптимальное максимальное расстояние перелета, в
отличие от случая кеплеровского поля, когда энергетика перелета
уменьшается с ростом максимального расстояния.
На третьем этапе анализа учтена ограниченность тяги двигателя при
перелете, при этом энергетические затраты практически не изменены.
Постановка задачи.
Необходимо решить задачу оптимизации
(с точки зрения минимизации расхода топлива) перехода с селеноцент-
рической гиперболической орбиты на высокую круговую орбиту ИСЛ с
заданными величиной большой полуоси
a
(
t
f
)
= a
f
= R
M
+ H
f
(6000 км),
эксцентриситета
e
(
t
f
) =
e
f
= 0 и наклонения к плоскости лунного
экватора
i
(
t
f
) =
i
f
(90°). Задана также начальная масса КА
m
0
(~2040 км).
Сравним одноимпульсный и трехимпульсный варианты перехода на
орбиту ИСЛ.
Одноимпульсный вариант торможения.
Рассмотрим схему
прямого перелета, при котором КА, стартуя с космодрома (Байконур,
Восточный, Куру), выходит на промежуточную опорную орбиту, где в
течение примерно 1–1,5 часов происходит пассивный полет. В
расчетный момент двигательная установка (ДУ) разгонного блока (РБ)
сообщает импульс скорости, переводящий КА на траекторию полета
к Луне. Далее в течение около 4,5–5,5 суток после отделения от РБ
КА летит к Луне. Для перехода на орбиту ИСЛ двигатель КА
сообщает тормозной импульс. Рассмотрим минимизацию характерис-
тической скорости для этого торможения.
Время и дату подлета к Луне выбирают так, чтобы в момент
перехода на орбиту ИСЛ обеспечить видимость КА с наземных станций
слежения, расположенных в Медвежьих озерах и Уссурийске. (Здесь и
далее рассматривается случай, при котором КА, двигаясь от Земли,
переходит на орбиту ИСЛ 28.09.2016 г.)
Определим характеристическую скорость одноимпульсного пере-
хода на круговую орбиту ИСЛ:
2
1 1
1
2μ
μ
,
,
,
∞
∆ = − = +
=
M
M
f
f
f
f
V V V V V
V
r
r
(1)