Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Программный комплекс «Интеграл» для моделирования космических группировок и космических аппаратов

Авторы

Н.А. Завьялова, С.С. Негодяев, А.А. Кузнецов, И.Н. Завьялов, И.И. Фукин, В.Ю. Семака, П.А. Гришин

Организация

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
г. Долгопрудный, Московская область, Российская Федерация

Аннотация

Целью работы являлось создание программного комплекса для моделирования решения целевых задач многоспутниковыми группировками. Комплекс состоит из модулей динамики центра масс космического аппарата, расчета дистанционного зондирования Земли, спутниковой связи (включая маршрутизацию передачи сообщений по межспутниковой связи), мониторинга космического пространства и других. Основной особенностью реализации была математическая и вычислительная оптимизация расчетов, что позволило проводить их на обычном компьютере без привлечения дополнительных вычислительных мощностей. В ходе работы были предложены поправки к методу Эверхарта для коррекции шага интегрирования траектории. Параллельная реализация также помогла существенно ускорить вычисления. Для иллюстрации работы приведены примеры решения двух различных задач: расчета оптимальной орбиты для задачи мониторинга космического пространства и решения задачи определения минимального числа космических аппаратов, необходимого для зондирования границы Российской Федерации раз в полчаса. Особенностью комплекса является работа с группировкой как с целостным объектом на уровне постановки задач и последующая аналитика ее решения, которая представляется в виде информации по целевым задачам, подгруппам группировки, космическим аппаратам и всей группировке.

Ключевые слова

многоспутниковая группировка, космический аппарат, математическое моделирование, наукоемкий комплекс программ, дистанционное зондирование, космическая связь, мониторинг космического пространства

Список литературы

[1] Каталог NORAD [Электронный ресурс]. URL: http://celestrak.org/NORAD/elements/ (дата обращения: 06.03.2023).

[2] Various Licenses and Comments about Them [Электронный ресурс]. URL: https://www.gnu.org/licenses/licenselist.en.html (дата обращения: 06.03.2023).

[3] Авдюшев В. А. Интегратор Гаусса–Эверхарта // Вычислительные технологии. 2010. Т. 15. № 4. С. 31–46.

[4] Aristoff J. M., Horwood J. T., Poore A. B. Orbit and uncertainty propagation: a comparison of Gauss–Legendre-, Dormand–Prince-, and Chebyshev–Picard-based approaches // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2014. vol. 118. pp. 13–28. doi: 10.1007/s10569-013-9522-7.

[5] Фельберг Э. Классические формулы Рунге-Кутты низкого порядка с контролем размера шага и их применение к некоторым задачам теплопередачи. Технический отчет НАСА. 1969, 315 с.

[6] Аристова Е. Н., Завьялова Н. А., Лобанов А. И. Практические занятия по вычислительной математике. Ч. 1. М. : МФТИ. 2014.

[7] Lane M. The development of an artificial satellite theory using a power-law atmospheric density representation // 2nd Aerospace Sciences Meeting. 1965. P. 35.

[8] Cranford K. An improved analytical drag theory for the artificial satellite problem // Astrodynamics Conference. 1969. P. 925. doi: 10.2514/6.1969-925.

[9] Jain S., Fall K., Patra R. Routing in a delay tolerant network // Proceedings of the 2004 conference on Applications, technologies, architectures, and protocols for computer communications. 2004. pp. 145–158.

[10] Kuznetsov A. A., Fukin I. I., Bazov S. M., Zavialova N. A. Using an Interpolation Model of the Gravitational Potential for High-Precision Ballistic Calculations // Proceedings of the International Conference on Aerospace System Science and Engineering. 2022. pp. 239–247. doi: 10.1007/978-981-16-8154-7_19.

[11] Zavialova N. A., Pliashkov E. V., Kuznetsov A. A., Semaka V. Y., Panov V. A., Zavialov I. N., Fukin I. I., Negodiaev S. S. Methods for accurate ballistics calculations for multi-satellite constellations // Advances in the Astronautical Sciences. 2020. pp. 91–98.

Дополнительные сведения

Работа поддержана Фондом перспективных исследований в рамках проекта «Создание демонстратора комплекса программного обеспечения для проектирования многоспутниковых космических систем», шифр «Интеграл-Д».

Цитирование данной статьи

Завьялова Н.А., Негодяев С.С., Кузнецов А.А., Завьялов И.Н., Фукин И.И., Семака В.Ю., Гришин П.А. Программный комплекс «Интеграл» для моделирования космических группировок и космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 2. С. 162-170. doi: 10.26732/j.st.2023.2.09

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