Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Анализ процесса развертывания окололунной тросовой системы с учетом притяжения Земли

Авторы

Т.А. Ледкова, Ю.М. Заболотнов

Организация

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

Аннотация

Разработка транспортных космических систем для доставки грузов и исследования поверхности Луны является важной научно-технической задачей. В работе рассматривается окололунная космическая тросовая система, состоящая из станции и микроспутника. Станция рассматривается как твердое тело, имеющее форму цилиндра, а микроспутник – как сферическое твердое тело. Трос рассматривается как невесомый нерастяжимый стержень переменной длины. Станция движется по окололунной орбите, на которую оказывает влияние притяжение Земли. Рассматривается процесс развертывания радиально направленной окололунной тросовой системы. Уравнения движения космической тросовой системы получены с помощью второго закона Ньютона и теоремы об изменении момента количества движения. Для выпуска троса и приведения орбитальной тросовой системы в рабочее состояние в статье предлагается использовать программу управления силой натяжения троса, которая обеспечивает развертывание тросовой системы в положение, близкое к вертикальному. Проводится сравнение движения тросовой системы по невозмущенной окололунной орбите и по возмущенной, учитывающей гравитационное влияние Земли. Для обоснования теоретических результатов проведено численное моделирование, по результатам которого сделан вывод о влиянии притяжения Земли на амплитуду колебаний микроспутника относительно местной вертикали.

Ключевые слова

космическая тросовая система, космическая станция, микроспутник, окололунная орбита, развертывание тросовой системы, программа управления

Список литературы

[1] Белецкий В. В., Левин Е. М. Динамика космических тросовых систем. М. : Наука, 1990. 329 с.

[2] Cartmell M. P., McKenzie D. J. A review of space tether research // Progress in Aerospace Sciences. 2008. vol. 44. no. 1. pp. 1–21.

[3] Levack D. J., Horton J. F., Joyner C. R., Kokan T. S., Widman F., Guzek B. J. Mars NTP Architecture Elements Using the Lunar Orbital Platform-Gateway // 2018 AIAA SPACE and Astronautics Forum and Exposition. 2018. P. 5105.

[4] Burns J. O., Mellinkoff B., Spydell M., Fong T., Kring D. A., Pratt W. D., Cichan T., Edwards C. M. Science on the lunar surface facilitated by low latency telerobotics from a Lunar Orbital Platform – Gateway // Acta Astronautica. 2019. vol. 154. pp. 195–203.

[5] Haws T. D., Zimmerman J. S., Fuller M. E. SLS, the Gateway, and a Lunar Outpost in the Early 2030s // IEEE Aerospace Conference Proceedings. 2019.

[6] Пугаченко С. Е., Козедуб Д. А. Исследование режимов обслуживания экипажем окололунной орбитальной станции-космопорта // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия машиностроение. 2019. № 4. С. 31–43.

[7] Бухгольц Н. Н., Гольцман В. К. Курс теоретической механики. М. Оборонгиз, 1939.

[8] Junkins J. L., Schaub H. Analytical mechanics of space systems. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2009.

[9] Егоров В. А., Гусев Л. И. Динамика перелетов между Землей и Луной. М. : Наука, 1980. 544 с.

[10] Заболотнов Ю. М., Ледкова Т. А. Развертывание и стабилизация движения космической тросовой системы на круговой окололунной орбите // Труды 63-й Всеросс. науч. конф. М. 2020. С. 67–70.

[11] Zabolotnov Yu. M. Control of the deployment of an orbital tether system that consists of two small spacecraft // Cosmic Research. 2017. vol. 55. no. 3. pp. 224–233.

[12] Levin E. Dynamic analysis of space tether missions // Am. Astronaut. Soc. Adv. Astronaut. Sci.. 2007. 126 p.

Дополнительные сведения

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Государственного фонда естественных наук Китая в рамках научного проекта № 21-51-53002.

Цитирование данной статьи

Ледкова Т.А., Заболотнов Ю.М. Анализ процесса развертывания окололунной тросовой системы с учетом притяжения Земли // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 3. С. 153-159. doi: 10.26732/j.st.2021.3.04

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