Моделирование возмущенного движения зонда-пенетратора в атмосфере Венеры
Авторы: Алтухов Е.С., Воронцов В.А., Яценко М.Ю.
Опубликовано в выпуске: #4(172)/2026
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
Планета Венера имеет плотную и «агрессивную» атмосферу, высокие температуру и давление, сильные ветры, в связи с чем возникают специфические условия для функционирования на ней исследовательских аппаратов. Поэтому такое техническое средство, как зонд-пенетратор, является наилучшим инструментом для сбора первичной научной информации о физико-химическом составе грунта, изучения сейсмической активности и климата, который поможет исследовать грунт Венеры. Проведен анализ существующих проектов, посвященных данной тематике, выбран прототип — проект «Марс-96», на базе которого можно смоделировать баллистический спуск в атмосфере космического аппарата, содержащего два пенетратора. Создана математическая модель движения зонда-пенетратора в атмосфере Венеры, и с ее помощью выполнены оценочные расчеты прототипа с разными массово-габаритными характеристиками. Поскольку во время движения аппарата в атмосфере планеты на него влияет множество возмущающих факторов, а именно ветра, турбулентности, погрешности приборов и др., их необходимо учитывать, для того чтобы получить корректные данные. Для этого была составлена соответствующая математическая модель, а также проведено стохастическое моделирование спуска методом Монте-Карло. Кроме того, в процессе моделирования были учтены возмущения по начальным условиям, связанные с погрешностью измерения приборов. В результате проведенных исследований были построены графики зависимостей траекторных параметров (скорости, траекторного угла, дальности полета, высоты, давления на мидель и др.), показавшие, что зонд достаточно аэродинамически устойчив, для того чтобы обеспечивать стабильное движение в атмосфере Венеры. При этом выяснилось, что расчетное значение скорости перед контактом с поверхностью составляет около 10 м/с и что этого недостаточно для внедрения в грунт.
EDN RUNEGD
Литература
[1] О работах по созданию автоматических станций для исследования Венеры. Роскосмос. URL: https://www.roscosmos.ru/39231/ (дата обращения: 20.10.2023).
[2] Ефанов В.В., Карчаев Х.Ж., Моишеев А.А., Ширшаков А.Е. 85 лет НПО Лавочкина. Героическое прошлое. Стабильное настоящее. Светлое будущее. В 2 кн. Д.Э. Яременко, ред. Книга 2. Автоматические Космические комплексы для фундаментальных научных исследований, созданные НПО Лавочкина. Химки, АО «НПО Лавочкина», 2023, 584 с.
[3] Воронцов В.А., Малышев В.В., Пичхадзе К.М. Системное проектирование космических десантных аппаратов. Москва, Изд-во МАИ, 2021, 256 с.
[4] Пичхадзе К.М., Малышев В.В. Математическое обеспечение для проектно-баллистического исследования динамики неуправляемого движения спускаемых аппаратов. Монография. Москва, МАИ-ПРИНТ, 2018, 210 с.
[5] Полищук Г.М., Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований. Пичхадзе К.М., ред. Москва, МАИ-ПРИНТ, 2010, 660 с.
[6] Леун Е.В., Нестерин И.М., Пичхадзе К.М. Обзор схем пенетраторов для контактных исследований космических объектов. Космическая техника и технологии, 2022, № 2 (37), с. 103–117.
[7] Автоматическая межпланетная станция «Марс-96». НПО им. Лавочкина. URL: https://www.laspace.ru/ru/activities/projects/mars-96/ (дата обращения: 13.08.2024).
[8] Иванов Н.М., Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. Москва, Дрофа, 2004, 544 с.
[9] Яценко М.Ю., Алтухов Е.С., Воронцов В.А. Моделирование неуправляемого движения зонда-пенетратора в атмосфере планеты. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2024689640 Российская Федерация. № 2024688732: заявлено 27.11.2024: опубл. 09.12.2024. Бюл. № 12. 1 с.
[10] Яценко М.Ю., Алтухов Е.С., Воронцов В.А. Моделирование движения спускаемого аппарата в атмосфере планеты. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2024689639 Российская Федерация № 2024688723: заявлено 27.11.2024: опубл. 09.12.2024. Бюл. № 12. 1 с.
[11] Moroz V.I., Zasova L.V. VIRA-2: a review of inputs for updating the Venus international reference atmosphere. ASR, 1997, vol. 19, no. 8, pp. 1191–1201. DOI: 10.1016/S0273-1177(97)00270-6
[12] Засова Л.В., Мороз В.И., Линкин В.М. Строение атмосферы Венеры от поверхности до 100 км. Космические исследования, 2006, т. 44, № 4, с. 381–400.
[13] Limaye S.S., Lebonnois S., Mahieux A., et al. The thermal structure of the Venus atmosphere: intercomparison of Venus Express and ground based observations of vertical temperature and density profiles. Icarus, 2017, vol. 294, pp. 124–155. DOI: 10.1016/j.icarus.2017.04.020
[14] Алтухов Е.С., Яценко М.Ю. Исследование грунта планеты Венера с помощью зонда-пенетратора типа «Марс-96». Международная молодежная научная конференция «Гагаринские чтения–2024»: Сборник тезисов работ международной молодежной научной конференции. L Гагаринские чтения 2024: тезисы докл. Москва, Изд-во Перо, 2024, с. 424.
[15] Воронцов В.А., Алтухов Е.С., Яценко М.Ю. Некоторые вопросы создания зонда-пенетратора для исследования грунта планеты Венера. Материалы 59-х Научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. В 2 ч. Ч. 2: Тезисы докл. Калуга, Изд-во «Эйдос», 2024, с. 97–100.
[16] Белоконов И.В. Статистический анализ динамических систем (анализ движения летательных аппаратов в условиях статистической неопределенности. Самара, Самарский государственный аэрокосм. ун-т, 2001, 65 с.