Анализ космических траекторий для экспедиции Земля-Апофис-Земля и движения космического аппарата вокруг астероида Апофис

Инженерный журнал: наука и инновации

# 7·2017 1

УДК 521.1:629.78 DOI 10.18698/2308-6033-2017-7-1635

Анализ космических траекторий для экспедиции

Земля–Апофис–Земля и движения космического

аппарата вокруг астероида Апофис

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

В связи с «опасностью» астероида Апофис актуально организовать космическую

экспедицию, чтобы провести исследования как на его поверхности с помощью по-

садочного устройства, так и дистанционно приборами аппарата, движущегося

по орбите его спутника. В данной работе определены и исследованы траектории

полета космического аппарата (КА) от Земли к астероиду Апофис, пребывания

КА и специального мини-аппарата около него в течение некоторого времени и воз-

вращения к Земле. Вычислены энергетически оптимальные траектории для этой

экспедиции при полете общей продолжительностью до двух лет в 2019–2022 гг.

Проанализирована задача движения аппарата вокруг астероида. При этом учте-

но влияние возмущений трех типов: притяжения нескольких дальних небесных тел

(Солнца, Земли, Луны, Венеры и Юпитера), несферичности астероида и давления

солнечного света. Рассмотрено пассивное движение около астероида двух аппа-

ратов: основного КА, который после пребывания у Апофиса в течение недели-

месяца возвращается к Земле, и специального мини-спутника с длительным пре-

быванием у астероида с целью уточнения его орбиты.

Ключевые слова:

астероид Апофис, экспедиция к астероиду, оптимальная тра-

ектория полета, орбитальное движение спутника, движение спутника астерои-

да, возмущение от несферичности тела, давление солнечного света, «время жиз-

ни» спутника

Введение.

Астероид Апофис (99942) с момента открытия привлек

большое внимание, поскольку ожидались его очень тесное сближение

с Землей в 2029 г. и некоторая вероятность столкновения с ней в по-

следующие сближения. Согласно предложениям ученых, чтобы уточ-

нить траекторию и состав астероида, следует отправить к нему авто-

матическую межпланетную станцию для выполнения исследований

и установки радиомаяка с целью проведения более точного измерения

его координат.

Данная работа посвящена исследованию оптимальных траекто-

рий для экспедиции КА от Земли к Апофису с его пребыванием в те-

чение некоторого времени около астероида и возвращением к Земле.

Она состоит из двух частей: первая — определение оптимальных

траекторий перелета КА с помощью двигательных установок с боль-

шой тягой для экспедиции Земля–Апофис–Земля; вторая — анализ

орбитального движения КА вокруг астероида. Траектории перелета