Комплексная оценка аналитических и численных моделей эфемерид планет Солнечной системы на примере околоземных КА
Опубликовано: 23.08.2023
Авторы: Топорков А.Г., Козлов Е.А.
Опубликовано в выпуске: #8(140)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-8-2300
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Представлен разработанный алгоритм использования высокоточных численных моделей эфемерид. Приведено качественное и количественное сравнение аналитических и численных высокоточных моделей эфемерид планет между собой: модели осредненных элементов NASA, модели Ньюкома, модели Мееса, моделей серии DE/LE и моделей серии EPM. Получены абсолютные значения невязок радиус-вектора для каждой планеты Солнечной системы в рамках рассматриваемых моделей эфемерид. Проведена оценка методов интегрирования: метода Рунге — Кутты 4-го порядка, метода Адамса 16-го порядка и метода Дормана — Принца 5(4)-го порядка. Получены результаты оценки точности и оперативности расчетов в зависимости от шага интегрирования. Вычислены значения возмущающих ускорений от Солнца, Луны и планет для космического аппарата (КА) типа ГЛОНАСС. Даны практические рекомендации по применению аналитических и численных эфемерид планет при моделировании движения околоземных КА.
Литература
[1] Топорков А.Г., Корянов В.В., Ду Ч. Учет параметров вращения Земли для высокоточного имитационного моделирования движения спутников ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2020, вып. 10. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2020-10-2025
[2] Топорков А.Г. Анализ влияния возмущений от Луны, Солнца и планет Солнечной системы на движение космического аппарата ГЛОНАСС. XLII Международная молодежная научная конференция «Гагаринские чтения». Сб. тезисов докладов. В 4 т. Т. 1. Москва, Изд-во МАИ, 2016, с. 193194.
[3] Козлов Е.А., Топорков А.Г. Прогнозирование движения космических аппаратов с использованием эфемерид планет и Луны ИПА РАН и JPL NASA. Материалы 51-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга, Изд-во «Эйдос», 2016, с. 152.
[4] Топорков А.Г., Козлов Е.А. Влияние высокоточных численных эфемерид планет и Луны на точность прогнозирования движения космических аппаратов. Материалы XLI Академических чтений по космонавтике. Сборник тезисов чтений, посвященные памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, 310 с.
[5] Брумберг В.А, Глебова Н.И., Лукашова М.В., Малков А.А., Питьева Е.В., Румянцева Л.И., Свешников М.Л., Фурсенко М.А. Расширенное объяснение к «Астрономическому ежегоднику». Труды ИПА РАН, вып. 10 «Эфемеридная астрономия». Москва, 2004, 488 с. URL: https://iaaras.ru/about/issues/transactions/t10/ (дата обращения 27.01.2023).
[6] Нецветаева Г.А. Автоматизация издания астрономических ежегодников. Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 1999, 135 с.
[7] Astronomical papers prepared for the use of the American Ephemeris and Nautical Almanac, vol. 6. United States Naval Observatory. Nautical Almanac Office. Internet Archive. URL: https://archive.org/details/06AstronomicalPapersPreparedForTheUse/page/n9/mode/2up (дата обращения 27.01.2023).
[8] Murison M.A. Modeling planetary motions: why we care and how we do it. Astronomical Applications Dept., U.S. Naval Observatory, 1999, pp. 1–20. In: Proceedings: Nautical Almanac Office sesquicentennial symposium, U.S. Naval Observatory, March 3–4, 1999. A.D. Fiala and S.J. Dick, eds. Washington, D.C., U.S. Naval Observatory, 1999, paper 377. URL: https://www.researchgate.net/publication/253219266_Modeling_Planetary_Motions_Why_We_Care_and_How_We_Do_It (дата обращения 27.01.2023).
[9] Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides. IMCCE. URL: https://www.imcce.fr/institut/presentation/ (дата обращения: 27.01.2023).
[10] Simon J.L., Francou G., Fienga A., Manche H. New analytical planetary theories VSOP2013 and TOP2013. Astronomy & Astrophysics, 2013, vol. 557, pp. 1–12. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201321843
[11] Approximate Positions of the Planets. Jet Propulsion Laboratory. NASA. URL: https://ssd.jpl.nasa.gov/planets/approx_pos.html (дата обращения 27.01.2023).
[12] Холшевников К.В., Титов В.Б. Задача двух тел. Санкт-Петербург, Изд-во СПБГУ, 2007, 180 с.
[13] Meeus J. Astronomical Algorithms. 2nd ed. Willmann-Bell Publ., 1998, 477 p.
[14] Питьева Е.В. Современные численные теории движения Солнцa, Луны и больших планет. Сообщения ИПА РАН, № 156. Санкт-Петербург, 2003, 33 с.
[15] Standish E., Williams J.G. Chapter 8: Orbital Ephemerides of the Sun, Moon, and Planets. University Science Books, 2006, 33 p.
[16] Newhall X.X., Standish E.M., Williams J.G. DE102: a numerical integrated ephemeris of the Moon and planets spanning forty-four centuries. Astron. & Astrophys., 1983, vol. 125, pp. 150–167. URL: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1983A%26A...125..150N/abstract (дата обращения 27.01.2023).
[17] Estabrook F.B. Post-Newtonian n-body equations of the Brans—Dicke theory. The Astrophysical Journal, 1969, vol. 158, pp. 81–83. URL: http://www.modsys.narod.ru/Library/For_Stat/Estabrook_F_B_1.pdf (дата обращения 27.01.2023).
[18] Krasinsky G.A., Pitjeva E.V., Vasilyev M.V., Yagudina E.I. Hidden mass in the asteroid belt. Icarus, 2002, vol. 158, pp. 98–105. https://doi.org/10.1006/icar.2002.6837
[19] Алексеев С.О., Памятных Е.А., Урсулов А.В., Третьякова Д.А., Ранну К.А. Введение в Общую теорию относительности, ее современное развитие и приложения. Екатеринбург, Изд-во Уральского университета, 2015, 380 c. URL: https://elar.urfu.ru/handle/10995/36218 (дата обращения 27.01.2023).
[20] Bateman H., Eritelyi A. Higher Transcendental Functions. New York, McGraw-Hill Book Company, Inc., 1953, vol. 3, 310 p. URL: https://resolver.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20140123-104529738 (дата обращения: 27.01.2023).
[21] Эфемериды EPM. ИПА РАН. URL: http://iaaras.ru/dept/ephemeris/epm/ (дата обращения 27.01.2023).
[22] FTP сервер. ИПА РАН. URL: ftp://ftp.iaaras.ru/pub/epm (дата обращения 27.01.2023).
[23] Hilton J.L., Acton C., Arlot J.-E. Report of the IAU Commission 4 Working Group on Standardizing Access to Ephemerides and File Format Specification. July 16, 2015, pp. 41. URL: https://syrte.obspm.fr/jsr/journees2013/pdf/Hilton.pdf (дата обращения 27.01.2023).
[24] The SPICE Toolkit. NAIF. URL: https://naif.jpl.nasa.gov/naif/toolkit.html (дата обращения 27.01.2023).
[25] The International Astronomical Union. URL: https://www.iau.org/ (дата обращения 27.01.2023).