Изменение долготы восходящего узла средних орбит с постоянной большой полуосью и различным эксцентриситетом
Авторы: Иванов С.Г., Гришко Д.А., Баранов А.А.
Опубликовано в выпуске: #9(153)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-9-2383
Раздел: Механика | Рубрика: Теоретическая механика, динамика машин
Приведены результаты исследования энергетических затрат, необходимых для коррекции долготы восходящего узла (ДВУ) орбиты объекта, который изначально находится на высотах функционирования глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Рассмотрены задачи двух типов. В первом случае поворот плоскости движения выполняется для семейства эллиптических орбит с постоянной большой полуосью, эксцентриситет которых увеличивается вследствие гравитационных возмущений со стороны Луны и Солнца. Во втором случае для околокруговых орбит с теми же значениями больших полуосей рассмотрен перевод объекта в другую рабочую плоскость при неизменном наклонении с использованием орбиты ожидания с отличающимся периодом обращения. Методы исследования опираются на основные положения сферической тригонометрии и теорию маневрирования космических аппаратов. Показано, что наименьшие затраты на коррекцию ориентации орбитальной плоскости достигаются при больших значениях эксцентриситета в условиях совпадения положения апоцентра с точками пересечения начальной и конечной орбит. Если величина эксцентриситета невелика, ввод околокруговой орбиты ожидания, расположенной ниже/выше рабочей высоты объекта, приводит к уменьшению затрат характеристической скорости, необходимой для изменения ДВУ, по сравнению с прямой импульсной коррекцией. Наибольший эффект достигается в том случае, когда плоскость орбиты следует повернуть в направлении естественной прецессии ДВУ. При этом отдельного внимания заслуживает выбор параметров самой орбиты ожидания.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда
№ 23-29-00419, https://rscf.ru/project/23-29-00419/
EDN MWTRTB
Литература
[1] Pardini C., Anselmo L. Effects of the deployment and disposal of mega-constellations on human spaceflight operations in low LEO. J. Space Safety Eng., 2022, no. 9, pp. 274–279. https://doi.org/10.1016/j.jsse.2022.03.001
[2] Satellite catalog. URL: http://www.celestrak.com/satcat/search.asp (дата обращения: 01.06.2024).
[3] Jenkin A.B., McVey J.P., Peterson G.E., Sorge M.E. Analysis of ODMSP-compliant near-circular GPS disposal orbits and resulting long-term collision risk. Journal of Space Safety Engineering, 2022, vol. 9 (3), pp. 427–439. https://doi.org/10.1016/j.jsse.2022.06.003
[4] Domínguez-González R., Sánchez-Ortiz N., Francesco C. et al. Disposal strategies analysis for MEO orbits. In: Proceedings of the International Astronautical congress, 2013, Paper ID: IAC-13.A6.2.5.x19061.
[5] Афанасьева Т.И., Гридчина Т.А., Колюка Ю.Ф., Лаврентьев В.Г. Выбор орбит захоронения для крупноразмерного космического мусора и исследование их долговременной эволюции в разных областях околоземного пространства. Сборник трудов конференции «Космический мусор: фундаментальные и практические аспекты угрозы». Л.М. Зеленый, Б.М. Шустов, ред. Москва, ИКИ РАН, 2019, 236 с.
[6] Chao C.-C. Applied orbit perturbation and maintenance. The Aerospace Press, El Segundo, California, 2005, 297 p.
[7] Kuznetsov E.D., Avvakumova E.A. Dynamical evolution of space debris in the vicinity of GNSS regions. Acta Astronautica, 2018, vol. 158, pp. 140–147. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.02.001
[8] ISO 24113:2019 (E), Space systems — Space debris mitigation requirements. Impl. 2019 — 07, ISO Central Secretariat, Geneva, 2019, p. 13.
[9] ISO 26872:2019 (E), Space systems — Disposal of satellites operating at geosynchronous altitude. Impl. 2019 — 07, ISO Central Secretariat, Geneva, 2019, p. 46.
[10] U.S. Government orbital debris mitigation standard practices, November 2019 Update. URL: https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/library/usg_orbital_debris_mitigation_standard_practices_november_2019.pdf (дата обращения: 06.01.2022).
[11] Opromolla R., Grishko D. et al. Future in-orbit servicing operations in the space traffic management context. Acta Astronautica, 2024, vol. 220, pp. 469–477. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.05.007
[12] Баранов А.А. Маневрирование космических аппаратов в окрестности круговой орбиты. Москва, Спутник +, 2016, 511 с.
[13] Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. Москва, Наука, 1965, 539 с.
[14] Баранов А.А., Баранов А.А., мл. Алгоритм расчета параметров маневров формирования спутниковых систем. Космические исследования, 2009, т. 47, № 3, с. 256–262.
[15] Баранов А.А., Гришко Д.А., Майорова В.И. Исследование затрат характеристической скорости, необходимой для обслуживания и восполнения спутниковых систем на круговых орбитах. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 3 (15). DOI: 10.18698/2308-6033-2013-3-642 (дата обращения 01.07.2024).
[16] Гришко Д.А. Исследование схем облета объектов крупногабаритного космического мусора на низких орбитах: дис. … канд. физ.-мат. наук. Москва, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 2018. URL: https://keldysh.ru/council/1/2018-grishko/diss.pdf (дата обращения: 01.07.2024).