Оптимизация целевой орбиты и траектории апсидального импульсного выведения космического аппарата на нее с учетом сброса отработавших ступеней в атмосферу
Авторы: Григорьев И.С., Проскуряков А.И.
Опубликовано в выпуске: #4(88)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-4-1869
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Рассмотрена идея уменьшения замусоренности околоземного пространства вследствие сброса отработавших ступеней в атмосферу. Решена задача оптимизации апсидального импульсного перелета между опорной круговой орбитой искусственного спутника Земли и целевой эллиптической орбитой. Проведен параметрический анализ полученных решений. Предложена схема выбора импульсов, близкая по функционалу к оптимальной. Исследован вопрос о рациональном числе и расположении импульсов и об оптимальной массе первой ступени. Дана оценка дополнительным расходам массы, связанным со сбросом ступеней в атмосферу, по сравнению с аналогичной ситуацией при простой отстыковке ступеней. Установлено, что при значении импульса довыведения 1,5 км/c в случае оптимального распределения топлива по бакам такие расходы невелики
Литература
[1] Райкунов Г.Г., ред. Космический мусор. Кн. 2. Предупреждение образования космического мусора. Москва, Физматлит, 2014, 188 с.
[2] Starke J., Bischof B., Foth W.-O., Gunter J.-J. ROGER a potential orbital space debris removal system. URL: http://adsabs.harvard.edu/abs/2010cosp...38.3935S (дата обращения 18.12.2018).
[3] Guang Zhai, Yue Qiu, Bin Liang, Cheng Li. On-orbit capture with flexible tether-net system. Acta Astronautica, 2009, no. 69, pp. 613–623.
[4] Савельев Б.И. Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки космического мусора. Пат. № 2510359 Российская Федерация, 2014, бюл. № 9, 8 с.
[5] Dudziak R., Tuttle S., Barraclough S. Harpoon technology development for the active removal of space debris. Advances in Space Research, 2015, vol. 56 (3), pp. 509–527.
[6] Авдеев А.В., Башкин А.С., Каторгин Б.И., Парфеньев М.В. Анализ возможности очистки околоземного пространства от опасных фрагментов космического мусора с помощью космической лазерной установки на основе автономного непрерывного химического HF-лазера. Квантовая электроника, 2011, т. 41, № 7, с. 669–674.
[7] Аполлонов В.В. Уничтожение космического мусора и объектов естественного происхождения лазерным излучением. Квантовая электроника, 2013, т. 43, № 9, c. 890–894.
[8] Phipps C.R., Baker K.L., Libby S.B., Liedahl D.A., Olivier S.S., Pleasance L.D., Rubenchik A., et al. Removing orbital debris with lasers. Advances in Space Research, 2012, vol. 49 (9), pp. 1283–1300.
[9] Baranov A.A., Grishko D.A., Razoumny Y.N., Li Jun. Flyby of large-size space debris objects and their transition to the disposal orbits in LEO. Advances in Space Research, 2017, vol. 59 (12), рp. 3011–3022.
[10] Inter-Agency Space Debris Coordination Committee space debris mitigation guidelines. 2003. URL: http://http://www.unoosa.org/pdf/limited/c1/AC105_C1_L260R.pdf (дата обращения 10.10.2018).
[11] Голиков А.Р., Баранов А.Р., Будянский А.А., Чернов Н.В. Выбор низковысотных орбит захоронения и перевод на них выработавших свой ресурс космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 4, c. 4–19.
[12] Афанасьева Т.И., Гридчина Т.А., Колюка Ю.Ф. Оценка возможных орбит увода для очищения области космического пространства на высотах 900–1500 км. Космонавтика и ракетостроение, 2014, № 1, с. 94–105.
[13] Дубошин Г.Н. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. Москва, Наука, 1976, 864 с.
[14] Григорьев И.С., Проскуряков А.И. Упрощенная оптимизация выведения космического аппарата с возвращением разгонного блока в атмосферу Земли. Идеи К.Э. Циолковского в инновациях науки и техники. Материалы 51-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, Эйдос, 2016, с. 142–143.
[15] Григорьев И.С., Проскуряков А.И. Оптимизация перелета космического аппарата на целевую эллиптическую орбиту со сбросом ступеней в атмосферу Земли. К.Э. Циолковский. Проблемы и будущее российской науки и техники. Материалы 52-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, Эйдос, 2017, с. 181.
[16] Григорьев И.С., Проскуряков А.И. Оптимизация целевой орбиты и анализ апсидальных импульсных траекторий в задаче перелета КА на целевую орбиту со сбросом отработавших ступеней в атмосферу Земли. Идеи К.Э. Циолковского в контексте современного развития науки и техники. Материалы 53-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, Эйдос, 2018, с. 161–162.
[17] Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. Москва, Наука, 1997, 320 с.
[18] Галеев Э.М. Оптимизация. Теория. Примеры. Задачи. Москва, ЛЕНАНД, 2018, 335 c.
[19] Алексеев В.М. Тихомиров В.М., Фомин С.В. Оптимальное управление. Москва, Наука, 2005, 384 c.