Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Моделирование некомпланарного межпланетного перелета космического аппарата с солнечным парусом с учетом особенностей движения относительно центра масс

Авторы

Р.М. Хабибуллин, О.Л. Старинова

Организация

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
г. Самара, Российская Федерация

Аннотация

Работа посвящена некомпланарному межпланетному перелету Земля–Венера космического аппарата, оснащенного неидеально отражающим солнечным парусом, величина и направление ускорения от которого рассчитываются с учетом зеркального и диффузного отражений, поглощения и пропускания фотонов поверхностью солнечного паруса. Целью гелиоцентрического движения является попадание космического аппарата с солнечным парусом в сферу Хилла Венеры – области пространства, в которой могут двигаться тела, оставаясь спутником планеты. Особенностью работы является исследование движения космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом с учетом движения относительно центра масс. Для этого задача разбивается на три этапа. На первом этапе формируется номинальная программа управления движением центра масс космического аппарата. На втором этапе определяются достаточные угловые скорости для обеспечения полученной программы номинального управления и рассчитываются параметры органов управления космического аппарата – тонкопленочных элементов управления, расположенных по периметру солнечного паруса. Принцип работы органов управления довольно прост. При изменении напряжения, подающегося на тонкопленочный элемент управления, он становится прозрачным или непрозрачным, возникает разница нормальных составляющих сил светового давления, обеспечивающая создание управляющего момента для изменения ориентации космического аппарата в пространстве. На третьем этапе проводится моделирование совместного движения центра масс и относительно центра масс космического аппарата для демонстрации реализуемости полученной программы управления. В результате проводится сравнение некомпланарных межпланетных перелетов Земля–Венера с учетом и без учета тонкопленочных элементов управления.

Ключевые слова

неидеально отражающий солнечный парус, программа номинального управления, некомпланарный межпланетный перелет, тонкопленочный элемент управления

Список литературы

[1] Поляхова Е. Н. Космический полет с солнечным парусом. М. : Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. 320 с.

[2] Макаренкова Н. А. Управление пространственным положением солнечного паруса // Труды МАИ. 2017. № 94. С. 1–21.

[3] Макаренкова Н. А. Управление кинетическим моментом солнечного паруса путем изменения отражательной способности его поверхности // Труды МАИ. 2018. № 98. С. 1–25.

[4] Borggrafe A., Heiligers J., Ceriotti M., McInnes C.R. Optical Control of Solar Sails using Distributed Reflectivity // Proceedings of AIAA SciTech 2014. 2014. pp. 1–14.

[5] Borggrafe A., Heiligers J., Ceriotti M. Inverse problem for shape control of flexible space reflectors using distributed solar pressure // Smart Materials and Structures. 2014. vol. 23. no. 7. pp. 1–18.

[6] Хабибуллин Р. М. Программа управления для некомпланарного гелиоцентрического перелета к Венере космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18. № 4. С. 117–128. doi: 10.18287/2541- 7533-2019-18-4-117-128.

[7] McInnes C. R. Solar sailing: technology, dynamics and mission applications // Springer Science & Business Media. 2013. 296 p.

[8] Khabibullin R. M. Set of controlled motion models for a spacecraft equipped with an non-perfectly reflecting frame type solar sail for heliocentric flight // AIP Conf. Proc. 2019. vol. 2171. no. 1. pp. 050005-1–050005-9. doi: 10.1063/1.5133197.

[9] Mori O., Sawada H., Funase R., Morimoto M., Endo T., Yamamoto T., Tsyda Y., Kawakatsu Y., Kawaguchi J. First Solar Power Sail Demonstration by IKAROS // Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology. 2010. pp. 1–6.

[10] Хабибуллин Р. М., Старинова О. Л. Алгоритм управления пространственным движением космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом на базе законов локально-оптимального управления для совершения гелиоцентрического перелета Земля - Марс // Инженерный журнал: наука и инновации. 2020. № 8 (104). doi: 10.18698/2308-6033-2020-8-2006.

Цитирование данной статьи

Хабибуллин Р.М., Старинова О.Л. Моделирование некомпланарного межпланетного перелета космического аппарата с солнечным парусом с учетом особенностей движения относительно центра масс // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4. № 3. С. 141-150. doi: 10.26732/j.st.2020.3.02

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.