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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.7

Технічна механіка, 2020, 3, 30 - 38

ПРО ВИБІР ОРБІТИ БАЗУВАННЯ СЕРВІСНОГО КОСМІЧНОГО АПАРАТА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.03.030

Гольдштейн Ю. М.

Гольдштейн Ю. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      У цей час спостерігається істотне зростання вимог до тривалості активного існування космічних апаратів, надійності їх функціонування й зниження експлуатаційних витрат. У зв'язку з цим підвищується інтерес до технології орбітального сервісного обслуговування. Одним з найбільш перспективних напрямків підвищення ефективності транспортних операцій у космосі є використання для сервісного обслуговування багаторазових космічних апаратів із сонячними електричними реактивними двигунами малої тяги. Метою статті є розробка методики для вибору оптимальної орбіти базування багаторазового сервісного космічного апарата в області низьких навколоземних орбіт. Розглянуто випадок некомпланарних, близьких до кругових орбіт космічних апаратів і човниковий сценарій їх обслуговування. Розв'язок задачі вибору оптимальної орбіти базування багаторазового сервісного космічного апарата передбачає багаторазовий розв'язок задачі визначення характеристичної швидкості міжорбітальних перельотів сервісного космічного апарата між орбітою базування й орбітами космічних апаратів, що обслуговуються. В зв'язку із цим з використанням методу усереднення розроблено математичну модель для швидкого аналітичного визначення програмних керувань і траєкторій просторових міжорбітальних перельотів і оцінки енергетичних витрат на перельоти. З її використанням розроблено математичну модель вибору оптимальної орбіти базування сервісного космічного апарата. У якості цільової функції обрано сумарну характеристичну швидкість міжорбітальних перельотів сервісного космічного апарата з орбіти базування на орбіти космічних апаратів, що обслуговуються, та зворотно, з урахуванням кратності виконання польотів. У якості параметрів, що оптимізуються, розглянуті орбітальні параметри орбіти базування сервісного космічного апарата. Використання запропонованої методики проілюстровано прикладом оптимізації орбіти базування сервісного космічного апарата. Новизна отриманих результатів полягає в розробленій методиці і математичних моделях. Отримані результати можуть знайти застосування при попередньому плануванні орбітальних сервісних операцій.
     

багаторазовий космічний апарат, оптимізація, орбіта базування, орбітальне сервісне обслуговування, мала тяга, метод усереднення

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. Васильев В. В. Введение в орбитальное сервисное обслуживание. К.: «Элмис». 2013. 28 с.

3. Stephen J. Design for on-orbit spacecraft servicing. Specialist Conference. Paper AAS 14–374. 2014. P. 1–12.

4. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. Методика кластеризации орбит обслуживаемых космических аппаратов. Системні технології. 2019. № 3. С. 93–97. https://doi.org/10.34185/1562-9945-3-122-2019-11

5. Дронь Н. М., Хорольский П. Г., Дубовик Л. Г. Оценка энергомассовых характеристик активных систем увода космических объектов с низких околоземных орбит. Авиационно-космическая техника и технология. 2015. № 7. С. 39–44.

6. Cerf M. Low–thrust transfer between circular orbits using natural precession. J. Guid. Contr. Dynam. 2016. Vol. 39. № 10. P. 232–239. https://doi.org/10.2514/1.G001331

7. Аlpatov A. P., Holdstein Y. M. On the choice of ballistic parameters of the orbital service device. Техническая механика. 2019. № 1. С. 25–37. https://doi.org/10.15407/itm2019.01.025

8. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. О выборе оптимального маршрута орбитального сервисного обслуживания. Технічна механіка. 2019. № 4. С. 21–28. https://doi.org/10.15407/itm2019.04.021

9. Han C., Zhang S., Wang X. On-orbit servicing of geosynchronous satellites based on low-thrust transfers considering perturbations. Acta Astronautica. 2019, № 159. P. 658–675. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.01.041

10. Zhao S.G., Gurfil P., Zhang J.R. Optimal servicing of geostationary satellites considering Earth's triaxiality and lunisolar effects. J. Guid. Contr. Dynam. 2016. Vol. 39, № 10. P. 1–13. https://doi.org/10.2514/1.G001424

11. Chen X.Q., Yu. J. Optimal mission planning of GEO on-orbit refueling in mixed strategy. Acta Astronautica. 2017. № 133. P. 63–72. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.01.012

12. Zhang. S., Han C., Sun X. New solution for rendezvous between geosynchronous satellites using low thrust, J. Guid. Contr. Dynam. 2018. Vol. 41, № 3. P. 1397–1406. https://doi.org/10.2514/1.G003270

Copyright (©) 2020 Гольдштейн Ю. М.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка