7 / 19
Анализ космических траекторий для экспедиции Земля–Апофис–Земля…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 7·2017 7
При коррекции массово-энергетических характеристик экспеди-
ции, прежде всего, был учтен неимпульсный характер разгона КА
у Земли. В этом случае приращение скорости при отлете от Земли
составляет сумму ∆
V
1
и «гравитационной потери»
V
gr
1
, которая
определяется аналитическим методом [4, 5]:
3 2
0, 019( / )
gr
e
V
r t V
, (6)
где
t
e
— время работы двигателя для создания ∆
V
1
конечной тягой на
расстоянии
r
от центра с гравитационным параметром μ.
Для уменьшения этого дополнительного расхода скорости рас-
сматривается режим разгона с двумя-тремя включениями двигателя.
Так как гравитация Апофиса мала, гравитационными потерями для
маневров
V
2
,
V
3
можно пренебречь.
Для учета дополнительного расхода топлива на коррекцию траек-
тории и управление движением КА у Апофиса было предусмотрено
до подлета к нему установить на коррекцию значение 50 м/с, у асте-
роида — 10 м/с и после отлета от него — 25 м/с.
После обсуждения проблемы с НПО им. С.А. Лавочкина были
скорректированы некоторые массово-энергетические характеристи-
ки КА: уточнены удельная тяга блока «Фрегат» и массовые характери-
стики его отделяемых частей, предусмотрены гарантийные запасы топ-
лива, введены массы отделяемых аппаратов небольшого спутника асте-
роида и посадочного устройства — 10 кг и 20 кг соответственно. Для
потенциального увеличения полезной массы КА были оценены так-
же возможности ракет более мощных, чем «Союз-ФГ», — «Союз-2»
и «Зенит».
После учета указанных факторов для РН «Союз-ФГ» была получена
полезная масса
m
p
155 кг для траектории с Δ
t
= 450 сут и
m
p
230 кг
при Δ
t
= 690 сут. Использование РН «Союз-2» увеличивает полезную
массу до
m
p
205 кг для траектории с Δ
t
= 450 сут и до
m
p
300 кг
при Δ
t
= 690 сут. Применение РН «Зенит» увеличивает полезную
массу уже до
m
p
545 кг для траектории с Δ
t
= 450 сут и до
m
p
685 кг
при Δ
t
= 690 сут.
Анализ движения КА вокруг астероида.
В соответствии с рас-
смотренной схемой полета полагаем, что после подлета КА к астероиду
он переходит на орбиту его спутника радиусом около 500 м, двигаясь
по которой в течение примерно 7 сут выполняет исследование его
характеристик.
Кроме того, предполагается вывести некоторый мини-аппарат на
более удаленную орбиту спутника астероида (радиусом несколько
километров), чтобы он после отлета основного КА к Земле продол-
жил измерения в течение более длительного времени. Для данной