ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

UDC 629.7

Техническая механика, 2019, 1, 25 - 37

К ВЫБОРУ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОРБИТАЛЬНОГО СЕРВИСНОГО АППАРАТА

Алпатов A. П., Гольдштейн Ю. M.

Алпатов A. П.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Гольдштейн Ю. M.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      В настоящее время наблюдается существенный рост стоимости космических аппаратов (КА). В связи с этим возрастают требования к увеличению длительности сроков их активного существования, надежности функционирования и снижению эксплуатационных расходов. Многообещающим путём удовлетворения этих требований является внедрение технологии орбитального сервисного обслуживания (ОСО). OCO позволяет решать технические и экономические проблемы за счет выполнения сервисных операций в космосе. Внедрение ОСО способствует увеличению сроков активного существования КА, повышению надежности их функционирования, снижению затрат на поддержание в эксплуатации орбитальных спутниковых систем различного назначения. Программы ОСО по устранению завершивших активное существование или поврежденных КА с рабочих орбит помогают смягчить проблему накопления космического мусора. Состав системы ОСО зависит от планируемых для выполнения сервисных задач и баллистических возможностей одноразовых или многоразовых сервисных космических аппаратов (СКА). Реализуемость и характер баллистических маневров СКА во многом определяются типом и характеристиками их маршевых двигателей. Целью статьи является оценка баллистического потенциала современных и перспективных орбитальных сервисных аппаратов и разработка методики планирования рациональных маршрутов ОСО. Рассмотрены и проанализированы различные системы ОСО наземного и космического базирования. Проведена оценка целесообразности их использования в зависимости от планируемых для выполнения сервисных задач. Выявлены наиболее перспективные схемы ОСО. Предложена методика планирования рационального маршрута последовательного обхода орбит обслуживаемых КА и приведен тестовый пример расчета. Методика базируется на решении многокритериальной задачи коммивояжера. Многокритериальная задача коммивояжера сформулирована в терминах целочисленного линейного программирования и приведена к однокритериальной задаче методом аддитивной свертки. Новизна предложенной методики состоит в приведении исходной задачи к виду многокритериальной задачи коммивояжера. Полученные результаты могут найти применение при обосновании, планировании и осуществлении сервисных космических операций.

задача коммивояжера, космический аппарат, многокритериальная оптимизация, орбитальное сервисное обслуживание, планирование маршрута

1 Иванов В. М. Основные положения концепции орбитального обслуживания перспективных автоматических космических аппаратов. Ракетно-космическая техника: вестник МАИ. 2008. Т. 15. № 3. С. 5-7.

2 Barbee B. Design of Spacecraft Missions to Remove Multiple Orbital Debris Objects. Specialist Conference, Paper AAS 15-598, August. 2015.

3 Stephen J. Design for on-orbit spacecraft servicing. Specialist Conference Paper AAS 14-374. October. 2014.

4 Кейвни Л. Космические двигатели: состояние и перспективы. М. : Мир, 1988. 454 с.

5 Сердюк В. К., Толяренко Н. В., Хлебников Н. Н. Транспортные средства обеспечения космических программ. Ракетостроение и космическая техника: ВИНИТИ. 1990. Т. 11.

6 Гусев Ю. Г., Пильников А. В. Роль и место электроракетных двигателей в Российской космической программе. Электронный журнал “Труды МАИ”. Вып. 60. URL: https:// www.mai.ru/science/trudy/.

7 Васин А. И. Коротеев А. С., Ловцов А. С. Обзор работ по электроракетным двигателям в Государственном научном центре ФГУП “Центр Келдыша”. Электронный журнал “Труды МАИ”. Вып. 60. URL: https:// www.mai.ru/science/trudy/.

8 Ким В. Стационарные плазменные двигатели в России: проблемы и перспективы. Электронный журнал “Труды МАИ”. Вып. 60. URL: https:// www.mai.ru/science/trudy/.

9 Горшков О. А., Муравлев В. А., Шагайда А. А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов. М: Машиностроение, 2008. 280 с.

10 Нариманов Г. С. Основы теории полета и проектирования космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1972. 607 с.

11 Петухов В. Г. Робастное квазиоптимальное управление с обратной связью для перелета с малой тягой между некомпланарными эллиптической и круговой орбитами. Ракетно-космическая техника: вестник МАИ. 2010. Т. 17, № 3. С. 50-58.

12 Лебедев В. Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. М.: ВЦ АН СССР, 1968. 105 с.

13 Гришин С. Д., Захаров Ю. А., Одолевский В. К. Проектирование космических аппаратов с двигателями малой тяги. М.: Машиностроение, 1990. 223 с.

14 Ильин В. А., Кузмак Г. Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов. М.: Наука, 1976. 740 с.

15 Гродзовский Г. Л., Иванов Ю. Н. , Токарев В. В. Механика космического полета (проблемы оптимизации). М.: Наука, 1975. 704 с.

16 Салмин В. В. Методы решения вариационных задач механики космического полета с малой тягой. Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2006. 127 с.

17 Петухов В. Г. Оптимизация межпланетных траекторий космических аппаратов с идеально-регулируемым двигателем методом продолжения. Космические исследования. 2008. Т. 46. № 3. С. 224–237.

18 Григорьев И. С. Выбор перспективных последовательностей астероидов. Автоматика и телемеханіка. 2013. Выпуск 8. С. 65–67.

19 Пападимитриу Х., Стайглиц К. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность. М.: Мир, 1982. 510 с.

20 Сигал И. Х. Алгоритмы для решения бикритериальной задачи коммивояжера большой размерности. ЖВММФ. 1994. Т. 34. № 1. С. 44–57.

Copyright (©) 2019 Алпатов A. П., Гольдштейн Ю. M.

Copyright © 2014-2019 Техническая механика