Гравитационные маневры при осуществлении марсианской пилотируемой экспедиции с электроракетной двигательной установкой
Авторы: Синицын А.А.
Опубликовано в выпуске: #8(92)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-8-1912
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Выполнен анализ энергобаллистической эффективности использования гравитационных маневров при осуществлении марсианской пилотируемой экспедиции в период 2049–2050 годов. Цель проведения этого анализа — определение возможностей улучшения энергобаллистических показателей эффективности марсианской пилотируемой экспедиции за счет использования гравитационных маневров около Земли и Венеры. Методический подход к расчету основных энергобаллистических показателей марсианской пилотируемой экспедиции основан на разбиении траектории перелета на участки, при определении основных характеристик которых используется постановка, соответствующая ограниченной задаче двух тел. С использованием принципа максимума Понтрягина оптимизированы гелиоцентрические участки траектории. Получены семейства решений с гравитационным маневром у Венеры, отличающиеся направлением облета Венеры и высотой перицентра орбиты пролета. Установлено существование близких по характеристикам экстремалей с выходом на ограничение по высоте перицентра орбиты пролета и без него. Проведено сравнение по продолжительности экспедиции и начальной массе с решениями без гравитационного маневра.
Литература
[1] Абдулхаликов Р.М., Адов А.А., Акимов В.Н. и др. Пилотируемая экспедиция на Марс. Коротеев А.С., ред. Москва, Российская академия космонавтики им. К.Э. Циолковского, 2006, 320 с.
[2] Безяев И.В., Стойко С.Ф. Обзор проектов пилотируемых полетов к Марсу. Космическая техника и технологии, 2018, № 3 (22), с. 17–31.
[3] Севастьянов Н.Н., Синявский В.В., Юдицкий В.Д. Концепция экспедиции на Марс в составе эскадры. Известия РАН. Энергетика, 2007, № 3, c. 46–56.
[4] Константинов М.С., Лёб Х.В., Петухов В.Г., Попов Г.А. Проектно-баллистический анализ пилотируемой марсианской миссии с ядерной электроракетной двигательной установкой. Электронный журнал «Труды МАИ», 2011, № 42. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24274 (дата обращения 13.05.2019).
[5] Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. Математические методы в динамике космических аппаратов. Выпуск № 5. Москва, Вычислительный центр АН СССР, 1968, 108 с.
[6] Федотов Г.Г. Об использовании возможностей комбинации большой и малой тяги при полетах к Марсу. Космические исследования, 2001, том 39, № 6, с. 613–621.
[7] Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. Москва, Наука, 1983, 392 с.
[8] Брайсон А., Юши Хо. Прикладная теория оптимального управления. Москва, Мир, 1972, 544 с.
[9] Хайрер Э., Нерсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи. Москва, Мир, 1990, 512 с.
[10] Питьева Е.В. и др. Эфемериды EPM2008. URL: ftp://quasar.ipa.nw.ru/incoming/EPM/EPM2008 (дата обращения 13.05.2019).
[11] Colasurdo G., Casalino L., Pastrone D. Optimization of V Earth-Gravity-Assist Trajectories. Journal of Guidance, Control and Dynamics, November–December 1998, vol. 21, no. 6, pp. 991–995.
[12] Casalino L., Colasurdo G., Pastrone D. Optimal Low-Thrust Escape Trajectories Using Gravity Assist. Journal of Guidance, Control and Dynamics, September–October 1999, vol. 22, no. 5, pp. 637–642.
[13] Федотов Г.Г. Оптимизация траекторий полета КА с ЭРД при использовании гравитационного маневра. Космические исследования, 2004, том 42, № 4, с. 404–413.
[14] Konstantinov M.S., Thein M. Method of Interplanetary Trajectory Optimization for the Spacecraft with Low Thrust and Swing-bys. Acta Astronautica, 136 (2017), pp. 297–311.
[15] Константинов М.С., Петухов В.Г., Тейн М. Оптимизация траекторий гелиоцентрических перелетов. Москва, МАИ, 2015, 260 с.
[16] Орлов А.А. Оптимизация сложных схем перелета КА с электроракетными двигателями при граничных условиях смешанного типа. Дис. … канд. техн. наук. Москва, МАИ, 2018, 155 с.
[17] Marec J.P. Optimal Space Trajectories. Elsevier Scientific Publishing Company, 1979.
[18] Синицын А.А. Баллистические варианты пилотируемой экспедиции на Марс с ядерной электроракетной двигательной установкой. Космическая техника и технологии, 2016, № 4 (15), с. 80–90.