ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.78

Технічна механіка, 2019, 3, 54 - 65

ОЦІНКА МОЖЛИВИХ ЗНАЧЕНЬ ГУСТИНИ АТМОСФЕРИ ДЛЯ РІЗНИХ УМОВ ОРБІТАЛЬНОГО ПОЛЬОТУ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2019.03.054

Маслова А. І.

Маслова А. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Підвищення якості систем дистанційного зондування Землі багато в чому пов'язано з розвитком алгоритмів управління рухом космічних апаратів (КА). Серед нових завдань управління ставиться задача підтримки заданих параметрів орбіти на тривалому інтервалі часу. Для цього пропонується постійно (безперервно або дискретно) компенсувати збурюючі впливи на КА. Можливості сучасних електрореактивних двигунів дозволяють компенсувати значний аеродинамічний вплив на КА. Це, в свою чергу, відкриває можливість зниження діапазону робочих орбіт, що використовують КА дистанційного зондування Землі (ДЗЗ), до нетрадиційно низьких (дуже низьких або наднизьких) орбіт висотою близько 300 км. Використання таких наднизьких орбіт для КА ДЗЗ має ряд переваг.
      На низьких навколоземних орбітах один з основних збурюючих впливів чинить опір атмосфери Землі. Оцінка цього впливу необхідна на етапі попереднього проектування систем енергозабезпечення КА при розробці вимог до двигунів, що мають компенсувати збурюючі впливи. Метою даної статті є побудува оцінки можливих значень густини атмосфери, що дозволяють швидко провести передпроектні розрахунки аеродинамічного впливу на КА для заданих умов орбітального польоту. Оцінки побудовані на основі стандарту ГОСТ Р 25645.166 – 2004 «Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли» з врахуванням їхньої залежності від висоти і фіксованого рівня сонячної активності. Розглянуто вплив на густину атмосфери таких факторів, як добовий ефект розподілу густини, піврічний ефект, вплив зміни сонячної і геомагнітної активності. Проведено оцінки коефіцієнтів, що описують вплив цих факторів, на висотах (300–700) км і визначено умови, при яких вони приймають екстремальні (максимальні/мінімальні) значення. Визначено умови, при яких будуть спостерігатися екстремальні значення густини. В якості прикладу показано, що на висоті 300 км теоретично густина може змінюватися більш, ніж на 2 порядки (від 1,07е-12 кг/м3 до 1,22е-10 кг/м3). Використання результатів, представлених в статті, дозволяє швидко оцінити діапазон можливих значень аеродинамічного впливу на КА.
     

cтатистичний критерій, еліпсоїд розсіювання, метод головних компонентів, твердопаливний двигун, коваріаційна матриця

1. Михайловский К. В., Городецкий М. А. Разработка методики определения и коррекции параметров рабочей орбиты космического аппарата дистанционного зондирования Земли. Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. 2017. Т. 18, №. 3. С. 361–372. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2017-18-3-361-372

2. Салмин В. В., Волоцуев В. В., Шиханов С. В. Поддержание заданных орбитальных параметров космического аппарата с помощью двигателей малой тяги. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. № 4 (42). С. 248–254. https://doi.org/10.18287/1998-6629-2013-0-4(42)-248-254

3. Ходненко В. П., Хромов А. В. Выбор проектных параметров системы коррекции орбиты космического аппарата дистанционного зондирования Земли. Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2011. Т. 121. № 2. С. 15–22.

4. Лицзе В., Баранов А. А. Оптимальное удержание космического аппарата с двигателями малой тяги на солнечно-синхронной орбите. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 2. С. 68–82.

5. Garulli A., Giannitrapani A., Leomanni M., Scortecci F. Autonomous Low Earth Orbit Station-Keeping with Electric Propulsion. Journal of Guidance Control and Dynamics. 2011. Vol. 34, No. 6. P. 1683–1693. https://doi.org/10.2514/1.52985

6. De Florio S., D’Amico S. Optimal Autonomous Orbit Control of a Remote Sensing Spacecraft. Advances in the Astronautical Sciences Series. 2009. Vol. 134. Р. 949–968.

7. ГОСТ Р 25645.166 – 2004 Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистического обеспечения полетов искусственных спутников Земли. Принят 2004-03-09. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 24 с.

8. Аль Тамими Мутанна Абдулкарим Исследование влияния солнечной активности на глобальное влагосодержание атмосферы и интенсивность осадков: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 25.00.30 / Аль Тамими Мутанна Абдулкарим. Рос. гос. гидрометеорол. ун-т (РГГМУ). Санкт-Петербург, 2016. 135 с.

9. Маслова А. И., Пироженко А. В. Изменения плотности атмосферы при движении космических аппаратов на низких околоземных орбитах. Космічна наука і технологія. 2009. Т. 15, № 1. С. 13–18. https://doi.org/10.15407/knit2009.01.013

10. Сайт космической погоды. URL: http://www.spaceweather.com/

Copyright (©) 2019 Маслова А. І.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка