Заключение - Исследование стратегий удержания космического аппарата на гало-орбите в окрестности точки L2 системы Солнце-Земля
В работе была разработана методика расчета гало-орбит вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Для расчета начальной скорости КА и величин корректирующих импульсов движение КА представляется как суперпозиция трех составляющих: ограниченной, возрастающей и убывающей. Разработанная методика позволяет производить корректирующие импульсы так, чтобы компенсировать влияние возрастающей компоненты. Данная методика была реализована в пакете GMAT.
При помощи данной методики было проведено исследование зависимости суммарного импульса миссии от места и направления исполнения корректирующих импульсов. Для данного исследования было проведено моделирование движения КА по трем различным ало-орбитам на протяжении 350 оборотов. Полученные данные показали, что наиболее эффективно производить корректирующие импульсы в направлении, близком к направлению неустойчивости, в точках, соответствующих -100°?б?100°, где б - угол между радиус-вектором КА в системе координат, связанной с точкой L2 и осью X.
Также было проведено исследование зависимости погрешности определения параметров КА на эволюцию геометрии орбиты. Для этого было проведено моделирование движения КА на 10000 орбит для каждого отклонения параметров от номинальных. Полученные результаты показали, что зависимость отклонения КА от номинальной орбиты от времени при различных отклонениях носит экспоненциальный характер.
В данном исследовании также была разработана методика расчета направления устойчивости и неустойчивости. Она основана на подборе такого направления изменения скорости КА, при котором аппарат как можно дольше находится на орбите. Расчет был произведен для двух типов орбит - ограниченных орбит, лежащих в плоскости эклиптики (плоских орбит Ляпунова), и гало-орбит. Было показано, что координата Z значительно влияет на направление неустойчивости. Для полученных данных были разработаны два варианта интерполяции направления неустойчивости.
Полученные результаты были применены при моделировании движения КА на различных гало-орбитах с начальными координатами по оси Z: 200000 км, 400000 км, 600000 км и 1000000 км. Моделировалось движение КА на данных гало-орбитах на протяжении 4000 дней, импульсы коррекции исполнялись 1 раз в 40 дней. При этих расчетах методом Монте-Карло было проведено моделирование технических ограничений на точность определения положения КА (5 км), скорости КА (15 см) и выдачу корректирующего импульса (6%). За счет исполнения корректирующих импульсов в направлении неустойчивости удалось достичь значительной экономии суммарного импульса (от 16% до 22% по сравнению с исполнением импульсов коррекции в направлении Солнце-Земля).
Результаты, описанные в п.3.1, были получены в рамках исследования для НПО им. С. А. Лавочкина. Также результаты, представленные в п.3.1, 3.2, 3.3 были представлены на следующих конференциях:
- - XIII научно-техническая конференция "Авиакосмические технологии - 2014", Таруса, 2014 г.; - XIII международная конференция "Авиация и космонавтика - 2014", МАИ, Москва, 2014 г.; - "Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ им. Е. В. Арменского", МИЭМ НИУ ВШЭ, Москва, 2015 г. (за выступление автором получен диплом 2-ой степени); - XII конференция молодых ученых "Фундаментальные и прикладные космические исследования", ИКИ РАН, Москва, 2015 г.; - "Новые информационные технологии в автоматизированных системах", МИЭМ НИУ ВШЭ, Москва, 2015 г.
Похожие статьи
-
Стратегиям удержания КА на ограниченных орбитах (гало-орбитах, орбитах Лиссажу и прочих) посвящены многие статьи. В данном разделе приведены краткие...
-
Направление неустойчивости является направлением, исполнение импульса в котором наиболее эффективно. На основе методики, изложенной в разделе 4, был...
-
Стратегиям удержания КА на ограниченных орбитах (гало-орбитах, орбитах Лиссажу и прочих) посвящены многие статьи. В данном разделе приведены краткие...
-
Орбиты, для которых были рассчитаны направления неустойчивости в предыдущем разделе, лежат в плоскости эклиптики (плоскости XY). Однако также необходимо...
-
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
Расчет направления устойчивости производился для 244 плоских орбит Ляпунова, имеющих следующие начальные координаты: - X = X0 км, -1200000?...
-
Исследование зависимости энергетики поддержания гало-орбиты от места и направления исполнения импульса Суммарный импульс, затрачиваемый на коррекции для...
-
Для моделирования движения КА на гало-орбите был разработан сценарий в пакете GMAT. Он позволяет моделировать движение КА по ограниченной орбите с...
-
Эффективная коррекция орбиты КА в окрестности точки либрации подразумевает изменение скорости КА с целью компенсации влияния возрастающей компоненты (4)....
-
Алгоритм подбора начальной скорости и величины корректирующего импульса Описанные алгоритмы были реализованы в программе GMAT (General Mission Analysis...
-
Заключение - Космический аппарат
В работе была разработана методика расчета гало-орбит вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Для расчета начальной скорости КА и величин...
-
Исследование зависимости энергетики поддержания гало-орбиты от места и направления исполнения импульса Суммарный импульс, затрачиваемый на коррекции для...
-
Зависимость направления неустойчивости от координат X, Y КА образует поверхность, проекции которой представлены на рис. 36-38. Рис. 36. Точки, для...
-
Направление неустойчивости является направлением, исполнение импульса в котором наиболее эффективно. На основе методики, изложенной в разделе 4, был...
-
В рамках данной работы производился расчет параметров отлетного вектора при заданных ограничениях на геометрию орбиты. С учетом заданных характеристик Az...
-
Как было сказано в предыдущем разделе, для длительного удержания КА на гало-орбите требуется, чтобы коэффициент перед возрастающей компонентой равнялся...
-
Алгоритм подбора начальной скорости и величины корректирующего импульса Описанные алгоритмы были реализованы в программе GMAT (General Mission Analysis...
-
Математическая модель Для описания движения КА по ограниченной орбите введем вращающуюся систему координат, связанную с точкой L2. Центр системы...
-
Математическая модель Для описания движения КА по ограниченной орбите введем вращающуюся систему координат, связанную с точкой L2. Центр системы...
-
Для моделирования движения КА на гало-орбите был разработан сценарий в пакете GMAT. Он позволяет моделировать движение КА по ограниченной орбите с...
-
Известно, что перелет на орбиту вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля может быть осуществлен совершением одного импульса на низкой околоземной...
-
Интегрирование уравнений движения осуществляется численно, поэтому начальные условия, обеспечивающие минимизацию возрастающей компоненты, подбираются...
-
В работе реализована методика расчета ограниченных орбит вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Движение КА в окрестности точки либрации...
-
Рис. 33 Иллюстрирует эволюцию максимального отклонения от номинальной траектории при изменении начального положения аппарата. На рисунке представлены...
-
Как было сказано выше, в реальности существуют технические ограничения на точность определения положения КА, скорости КА, а также величину и направление...
-
Типы ограниченных орбит вокруг точки L2 системы Солнце-Земля Анализируя решение (2.4) линеаризованной системы (2.3), можно заключить, что амплитуды...
-
Описание стратегии удержания КА - Космический аппарат
Как было сказано в предыдущем разделе, для длительного удержания КА на гало-орбите требуется, чтобы коэффициент перед возрастающей компонентой равнялся...
-
В реальности невозможно определить вектор состояния космического аппарата с бесконечной точностью. Кроме того, существуют также технические ограничения...
-
Результаты расчета направлений устойчивости и неустойчивости - Космический аппарат
Расчет направления устойчивости производился для 244 плоских орбит Ляпунова, имеющих следующие начальные координаты: - X = X0 км, -1200000?...
-
Зависимость направления неустойчивости от координаты Z - Космический аппарат
Орбиты, для которых были рассчитаны направления неустойчивости в предыдущем разделе, лежат в плоскости эклиптики (плоскости XY). Однако также необходимо...
-
Введение - Космический аппарат
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
В данной работе проводится исследование движения центра масс МКА под действием различных возмущающих ускорений (от нецентральности гравитационного поля...
-
При старте с круговой орбиты заданной высоты, вывод на которую осуществляется с определенного космодрома, диапазон характеристик орбиты вокруг точки L2,...
-
Блок-схема, представленная на Рис.2. 2 в предыдущем разделе, подходит для описания алгоритма подбора величины импульса. Как было замечено ранее, чтобы...
-
В системах двух массивных тел, вращающихся вокруг общего барицентра с постоянной угловой скоростью, существует пять точек, будучи помещенным в которые,...
-
Методика расчета направления неустойчивости - Космический аппарат
Эффективная коррекция орбиты КА в окрестности точки либрации подразумевает изменение скорости КА с целью компенсации влияния возрастающей компоненты (4)....
-
Космические зонды Юпитер изучался исключительно аппаратами НАСА. В 1973 и 197 мимо Юпитера прошли "Пионер-10" и "Пионер-11" на расстоянии (от облаков)...
-
Масса топлива, необходимого для проведения коррекции траектории рассчитывается по формуле Циолковского: M = m0(1 - e-DVк/W) M0 = 597 кг - начальная масса...
-
Исходные данные Номинальная орбита, необходимая для выполнения задач МКА, имеет следующие параметры: - круговая, e = 0. - солнечно-синхронная, скорость...
-
Математическая модель В данной работе, для описания движения КА, была использована вращающаяся система координат с фиксированным направлением...
Заключение - Исследование стратегий удержания космического аппарата на гало-орбите в окрестности точки L2 системы Солнце-Земля