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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 681.32:638.562:51.65+531.36

Технічна механіка, 2021, 2, 107 - 125

ПРОБЛЕМИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ КОСМІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В УКРАЇНІ. КЕРОВАНА ДИНАМІКА РАКЕТ ТА КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2021.02.107

Алпатов А. П.

Алпатов А. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Метою статті є огляд головних результатів наукових досліджень, що були виконані в 2016 — 2020 роках науковцями відділу системного аналізу та проблем керування Інституту технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України. При огляді результатів досліджень застосовано метод феноменологічного аналізу відповідної інформації. Проведено системний аналіз тенденцій розвитку застосування космічних технологій у різних сферах людської діяльності. Обговорюються методи оцінки проєктів космічних програм, алгоритми формування науково-технічних програм. Описано результати дослідження динаміки космічних апаратів та їх складових частин. Досліджено динаміку космічних тросових систем, а також мікросупутників. Розглянуто тенденції розвитку космічних транспортних систем у світі, та особливості їх розвитку в Україні, а також стан методичної бази проєктування ракетно-космічної техніки в Україні. Розроблено рекомендації щодо розробки нормативних документів та напрямів їх вдосконалення. Розглянуто та найшли подальший розвиток методи системного аналізу щодо їх застосування у космічній галузі. Розроблено метод структурно-параметричної ідентифікації в задачі моделювання об'єктів з багатовимірним виходом в класі бета-авторегресійних моделей, в яких співвідношення вагових коефіцієнтів авторегресії визначаються на основі функцій щільності бета-розподілів. За принципами методу групового урахування аргументів побудовано і досліджено критерій регулярності для моделювання в класі бета-авторегресійних моделей в умовах квазіповторних спостережень. Проведено дослідження щодо аналізу, синтезу та оптимізації функціонування систем багаторівневого, інтелектуального й мережевого управління в умовах невизначеності. Набули розвитку методичні підходи до створення симбіотичних автономних систем авіакосмічного та транспортного призначення. Розроблено нову технологію побудови сурогатних моделей, що використовує підходи, засновані на синергії методів предметної області і когнітивних технологій, які базуються на досягненнях загальнонаукових дисциплін. Частина наукових результатів використана у практичній діяльності Державного підприємства «КБ «Південне».
     

системні дослідження, космічний апарат, керований ракетний об'єкт, проєктні параметри, параметри траєкторії, програма керування рухом ракети, числові методи оптимізації, робастні системи керування, промислові орбітальні комплекси, дистанційне зондування Землі, тросові системи

1. Аксёненко А. В., Гурский А. И., Клочков А. С., Кондратюк Е. А., Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Анализ тенденций развития проектных параметров и основных характеристик ракет перспективных ракетных систем залпового огня. Космическая техника. Ракетное вооружение. 2020. № 1. С. 13–25. https://doi.org/10.33136/stma2020.01.013

2. Аксёненко А. В., Баранов Е. Ю., Гурский А. И., Клочков А. С., Морозов А. С., Алпатов А. П., Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Методическое обеспечение для оптимизации на начальном этапе проектирования проектных параметров, параметров траектории и программ управления движением ракетного объекта. Космическая техника. Ракетное вооружение. 2018. № 2 (116). С. 101–116. https://doi.org/10.33136/stma2018.02.101

3. Алпатов А. П., Маслова А. И., Хорошилов С. В. Бесконтактное удаление космического мусора ионным лучом. Динамика и управление. Lambert Academic Publishing, Saarbrucken, Deutschland. 2018. 339 с.

4. Алпатов А. П., Марченко В. Т., Хорольский П. П., Сазина Н. П., Жукова Л. Г. Об одном методическом подходе к решению проблемы количественной оценки рисков проектов по созданию ракетно-космической техники (часть 1). Технічна механіка. 2018. № 1. С. 84–96. https://doi.org/10.15407/itm2018.01.084

5. Алпатов А. П., Палій О. С., Скорік О. Д. Розробка конструктивної схеми та вибір проектних параметрів аеродинамічної системи відведення з орбіти розгінних ступенів ракет-носіїв. Наука та інновації. Т. 13, № 4. 2017. С. 29–39. https://doi.org/10.15407/scine13.04.029

6. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. Баллистический анализ распределения орбит космических аппаратов различного функционального назначения. Технічна механіка. 2017. № 2. С. 33–40. https://doi.org/10.15407/scine13.04.029

7. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. Выбор орбит для утилизации космического мусора. Технічна механіка. 2019. № 2. С. 5–15. https://doi.org/10.15407/itm2019.02.005

8. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. Методика кластеризации орбит обслуживаемых космических аппаратов. Системні технології. 2019. № 3. С. 91–98. https://doi.org/10.34185/1562-9945-3-122-2019-11

9. 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

10. Алпатов А. П., Своробін Д. С., Скорик О. Д. Система безконтактного видалення об’єктів космічного сміття з навколоземних орбіт з аеродинамічним компенсатором. Технічна механіка. 2016. № 3. С. 51–56.

11. Астапенко В. Н., Марченко В. Т., Сазина Н. П., Хорольский П. П. Оценка объема спроса национального рынка на информацию дистанционного зондирования Земли. Технічна механіка. 2016. № 1. С. 60–73.

12. Астапенко В. Н., Марченко В. Т., Хорольский П. П., Сазина Н. П. Оценка объема спроса национального рынка на информацию дистанционного зондирования земли высокого разрешения по состоянию на конец 2015 года. Технічна механіка. 2016. № 3. С. 68–76.

13. Волошенюк О. Л. Світові тенденції розвитку низькоорбітальних космічних систем оптико-електронного спостереження Землі. Технічна механіка. 2020. № 3. С. 39–53. https://doi.org/10.15407/itm2020.03.039

14. Гольдштейн Ю. М. Про вибір орбіти базування сервісного космічного апарата. Технічна механіка. 2020. № 3. С. 30–38. https://doi.org/10.15407/itm2020.03.030

15. Дегтярёв А. В., Кашанов А. Э., Сюткина С. В. К выбору приоритетных вариантов модернизации ракетно-космических комплексов. Технічна механіка. 2012. № 2. С. 94–105.

16. Заявка на патент на винахід України № a202007504, МПК B 64 G 1/62. Пристрій відведення об'єктів космічного сміття з навколоземних орбіт. Алпатов А. П., Палій О. С., Лапханов Е. О. a202007504 ; заявл. 24.11.2020.

17. Заявка на патент на винахід України № a202007505, МПК B 64 G 1/62. Пристрій відведення відпрацьованих космічних апаратів з низьких навколоземних орбіт. Алпатов А. П., Палій О. С., Лапханов Е. О. a202007505; заявл. 24.11.2020.

18. Заявка на патент на винахід України № а201907947, МПК B 64 G 1/62. Пристрій для зменшення терміну орбітального існування космічних об’єктів на низьких навколоземних орбітах. Алпатов А. П., Палій О. С., Лапханов Е. О. а201907947; заявл. 11.07.2019.

19. Лапханов Е. О. Особливості застосування магнітних органів керування для здійснення грубої стабілізації космічних апаратів з аеромагнітними системами відведення. Технічна механіка. 2020. №1. С. 56–66. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.056

20. Лапханов Е. О. Особливості створення засобів відведення космічних апаратів з навколоземних робочих орбіт. Технічна механіка. 2019. № 2. С. 16–30. https://doi.org/10.15407/itm2019.02.016

21. Марченко В. Т, Сазина Н. П., Хорольский П. П., Возненко А. А. Модель расчета ожидаемых затрат на создание новой ракетно-космической техники с учетом факторов неопределенности. Технічна механіка. 2018. № 2. С 30–43. https://doi.org/10.15407/itm2018.02.030

22. Марченко В. Т., Сюткина-Доронина С. В., Сазина Н. П. Об одном методе моделирования неопределенностей технико-экономических данных в задачах оценивания научно-технических проектов. Технічна механіка. 2016. №2. С. 137–146.

23. Марченко В. Т., Сазіна Н. П., Хорольский П. П., Жукова Л. Г. Алгоритм розрахунків технічного рівня системи геостаціонарного супутникового зв'язку. Технічна механіка. 2020. № 1. С. 76–90. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.076

24. Марченко В. Т., Сазіна Н. П., Хорольський П. П., Чернецька Н. Я. Аналіз тенденцій розвитку засобів дистанційного зондування Землі. Технічна механіка. 2020. № 2. С. 47–56. https://doi.org/10.15407/itm2020.02.047

25. Марченко В. Т., Хорольский П. П., Сазина Н. П. Анализ возможных путей выхода Украины на международную арену по дистанционному зондированию Земли. Технічна механіка. 2019. № 1. С. 107–111. https://doi.org/10.15407/itm2019.01.107

26. Петляк О. А. Марченко В. Т. Про один із підходів до оцінки технічного рівня геостаціонарних супутників зв’язку. Космічна наука і технологія. 2020. 26, № 5 (126). С. 5–14. https://doi.org/10.15407/knit2020.05.005

27. Марченко В. Т., Петляк Е. П., Сазина Н. П., Хорольский П. П. Количественная оценка технического уровня космических систем дистанционного зондирования земли и систем геостационарной спутниковой связи: методический подход. Технічна механіка. 2019. № 4. С. 92–106. https://doi.org/10.15407/itm2019.04.092

28. Марченко В. Т., Петляк Е. П., Сазина Н. П., Хорольский П. П. О новом методе оценки технического уровня космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Технічна механіка. 2017. № 2. С. 41–50. https://doi.org/10.15407/itm2017.02.041

29. Марченко В. Т., Хорольский П. П., Жукова. Л. Г., Сазина Н. П. Алгоритм оценки технического уровня космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Технічна механіка. 2017. № 4. С.41–48. https://doi.org/10.15407/itm2017.04.041

30. Маслова А. И., Пироженко А. В. Изменение орбиты под действием малого постоянного торможения. Космічна наука і технологія. 2016. Т. 22, № 6. С. 20–24. https://doi.org/10.15407/knit2016.06.020

31. Маслова А. И. Оценка возможных значений плотности атмосферы для различных условий орбитального полета. Технічна механіка. 2019. № 3. С. 54–65. https://doi.org/10.15407/itm2019.03.054

32. Маслова А. И., Мищенко А. В., Пироженко А. В., Храмов Д. А. Исследования закономерностей динамики электродинамической космической тросовой системы для определения возможности создания высокоэффективного устройства пассивного увода космического мусора с низких околоземных орбит. Космічна наука і технологія. 2015. Т. 21, № 1. С. 20–24. https://doi.org/10.15407/knit2015.01.020

33. Мищенко А. В., Пироженко А. В. К определению проектных параметров электродинамической космической тросовой системы. Технічна механіка. 2020. №1. С. 19–30. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.019

34. Мищенко А. В. К определению длины троса экспериментальной электродинамической системы. Технічна механіка. 2017. №4. С. 55–63. https://doi.org/10.15407/itm2017.04.055

35. Патент України на винахід № UA121460C2, МПК7 B64G 1/24, B64G 1/62. Спосіб безконтактного видалення об’єктів космічного сміття з навколоземних орбіт з аеродинамічним компенсатором. Алпатов А. П., Своробін Д. С., Скорик О. Д. а201607424; заявл. 07.07.2016, опубл. 10.06.2020, Бюл. № 11. 10 с.

36. Пироженко А. В., Маслова А. И., Васильев В. В. О влиянии второй зональной гармоники на движение спутника по почти круговым орбитам. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25, № 2. С. 3–14. https://doi.org/10.15407/knit2019.02.003

37. Пироженко А. В., Мищенко А. В. Малая экспериментальная электродинамическая космическая тросовая система. Электрическая модель. Космічна наука і технологія. 2018. Т. 24, № 3. С. 3–10. https://doi.org/10.15407/knit2018.03.003

38. Пироженко А. В., Маслова А. И., Мищенко А. В., Храмов Д. А., Волошенюк О. Л. Проект малой экспериментальной электродинамической космической тросовой системы. Космічна наука і технологія. 2018. Т. 24, №2 . С. 3–11. https://doi.org/10.15407/knit2018.03.003

39. Прокопчук Ю. А. Интуиция: опыт формального исследования. Днепр: Изд-во ГВУЗ «ПГАСА», 2021. 276 c.

40. Прокопчук Ю. А. Набросок формальной теории творчества. Днипро: ГВУЗ «ПГАСА», 2017. 452 с.

41. Савчук А. П., Фоков А. А. Определение параметров некооперированных объектов в задачах орбитального сервиса. Технічна механіка. 2018. № 4. С.30–45. https://doi.org/10.15407/itm2018.04.030

42. Сарычев А. П. Алгоритм поиска оптимального множества регрессоров в задаче векторной регрессии. Системні технології. 2016. Випуск 3 (104). С. 14–24.

43. Сарычев А. П. Классификация состояний динамического объекта, функционирование которого описывается одномерной авторегрессией. Системні технології. 2019. Випуск 5 (124). С. 61–76.

44. Сарычев А. П. Классификация состояний динамической системы, функционирование которой описывается векторной авторегрессией. Системні технології. 2019. Випуск 4 (123). С. 131–154. https://doi.org/10.34185/1562-9945-4-123-2019-14

45. Сарычев А. П. Линейная авторегрессия со случайными коэффициентами на основе метода группового учёта аргументов в условиях квазиповторных наблюдений. Управляющие системы и машины. 2016. № 1. С. 3–15. https://doi.org/10.15407/usim.2016.01.003

46. Саричев О. П., Первій Б. А. Моделі руху космічних об’єктів на основі часових рядів TLE-елементів. Технічна механіка. 2021. № 1. С. 51–62. https://doi.org/10.15407/itm2021.01.051

47. Сарычев А. П. Моделирование в классе систем авторегрессионных уравнений со случайными коэффициентами в условиях структурной неопределенности. Системные технологии моделирования сложных процессов: монография под общей ред. проф. А. И. Михалёва. Днепр: НМетАУ-ИВК «Системные технологии». 2016. С. 463–499.

48. Своробин Д. С., Фоков А. А., Хорошилов С. В. Анализ целесообразности использования аэродинамического компенсатора при бесконтактном удалении космического мусора. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2018. № 6. С. 4–11.

49. Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Исследование влияния вариаций параметров управляемого ракетного объекта на дальность полета. Технічна механіка. 2016. № 4. С. 35–49.

50. Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Исследование чувствительности целевого функционала к вариациям проектных параметров управляемого ракетного объекта. Авиационно-космическая техника и технология. 2016. № 3. С. 9–17.

51. Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. К выбору методов, используемых при оптимизации проектных параметров и программ управления ракетным объектом. Технічна механіка. 2019. № 1. С. 38–52. https://doi.org/10.15407/itm2019.01.038

52. Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Совместное применение методов случайного поиска с градиентными методами оптимизации проектных параметров и программ управления ракетным объектом. Технічна механіка. 2018. № 2. С. 44–59. https://doi.org/10.15407/itm2018.02.044

53. Сюткина С. В. Математическая модель для определения области допустимых погрешностей параметров установки ракеты-носителя на стартовом столе. Технічна механіка. 2013. № 2. С. 26–35.

54. Сюткина-Доронина С. В. К вопросу оптимизации проектных параметров и программ управления ракетного объекта с ракетным двигателем на твёрдом топливе. Авиационно-космическая техника и технология. 2017. № 2 (137). С. 44–59.

55. Тарасов С. В., Фоков А. А. Модельные задачи для класса систем взаимного позиционирования космического аппарата и полезной нагрузки. Технічна механика. 2017. № 2. С. 20–32. https://doi.org/10.15407/itm2017.02.020

56. Фоков А. А., Хорошилов С. В. Валидация упрощенного метода расчета силы воздействия факела электрореактивного двигателя на орбитальный объект. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2016. № 2 (129). С. 55–66.

57. Фоков А. А., Савчук А. П. Алгоритмы функционирования автономной системы замедления вращательного движения некооперированного объекта орбитального сервиса. Технічна механіка. 2019. № 4. С. 44–58. https://doi.org/10.15407/itm2019.04.044

58. Фоков О. А., Хорошилов С. В., Своробін Д. С. Аналіз переваг використання аеродинамічного компенсатора при безконтактному видаленні космічного сміття. Технічна механіка. 2020. № 4. С. 55–54. https://doi.org/10.15407/itm2020.04.055

59. Фоков О. А., Хорошилов С. В., Своробін Д. С. Відносний рух космічного апарата з аеродинамічним компенсатором у перпендикулярному до площини орбіти напрямку при безконтактному видаленні космічного сміття. Космічна наука і технологія. 2021. 27, № 2 (129). С. 15–27.

60. Хорошилов С. В. Алгоритм управление относительным движением в плоскости орбиты космического аппарата для бесконтактного удаления космического мусора. Космічна наука і технологія. 2019. № 25 (1). С. 13–23. https://doi.org/10.15407/scine14.04.005

61. Хорошилов С. В. Анализ робастности системы управления относительным движением «пастуха с ионным лучом». Технічна механіка. 2018. № 1. С. 48–58. https://doi.org/10.15407/itm2018.01.048

62. Хорошилов С. В. Синтез робастного регулятора системы управления «пастуха с ионным лучом». Технічна механика. 2017. № 1. С. 26–39. https://doi.org/10.15407/itm2017.01.026

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

64. Alpatov A., Khoroshylov S., Lapkhanov E. Synthesizing an algorithm to control the angular motion of spacecraft equipped with an aeromagnetic deorbiting system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 1, Iss. 5(103). Pp. 37–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.192813

65. Alpatov A., Lapkhanov E. The use of mobile control methods for stabilization of a spacecraft with aeromagnetic deorbiting system. System technologies. 2019. No. 6. P. 41–54. https://doi.org/10.34185/1562-9945-6-125-2019-04

66. Alpatov A. P., Khoroshylov S. V., Maslova A. I. Сontactless de-orbiting of space debris by the ion beam. Dynamics and control. Кyiv: Akademperiodyka. 2019. 170 p. https://doi.org/10.15407/akademperiodyka.383.170

67. Alpatov A., Cichocki F., Fokov A., Khoroshylov S., Merino M., Zakrzhevskii A. Determination of the force transmitted by an ion thruster plasma plume to an orbital object . Acta Astronautica. 2016. No 119. P. 241–251. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.11.020

68. Alpatov A., Khoroshylov S., Bombardelli C. Relative Control of an Ion Beam Shepherd Satellite Using the Impulse Compensation Thruster. Acta Astronautica. 2018. Vol. 151. P. 543–554. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.06.056

69. Khoroshylov S. Out-of-plane relative control of an ion beam shepherd satellite using yaw attitude deviations. Acta Astronautica. 2019. Vol. 164. P. 254–261. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.08.016

70. Khoroshylov S. Relative control of an ion beam shepherd satellite in eccentric orbits. Acta Astronautica. 2020. Vol. 176. P. 89–98. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.06.027

71. Khoroshylov S. Relative motion control system of spacecraft for contactless space debris removal. Science and Innovation. 2018. № 14(4). С. 5–16. https://doi.org/10.15407/scine14.04.005

72. Khoroshylov S., Redka М. Relative control of an underactuated spacecraft using reinforcement learning. Technical Mechanics. 2020. No 4. P. 43–54. https://doi.org/10.15407/itm2020.04.043

73. Lapkhanov E., Khoroshylov S. Development of the aeromagnetic space debris deorbiting system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 5, Iss. 5(101). Pp. 30–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179382

74. Nosov P. S., Popovych I. S., Cherniavskyi V. V., Zinchenko S. M., Prokopchuk Y. A., Makarchuk D. V. Automated Identification of an Operator Anticipation on Marine Transport. Radio electronics, Computer science, Control. 2020. № 3 (54). P. 158–172. https://doi.org/10.15588/1607-3274-2020-3-15

75. Perviy B. A. Improving SGP4 orbit propagation. System technologies. 2019. Volume 6 (125). P. 76–81. https://doi.org/10.34185/1562-9945-6-125-2019-07

76. Perviy B. A., Sarychev A. P. Influence of the Magnus Effect on the Spacecraft Lifetime. Системні технології. 2018. Випуск 2 (115). С. 20–31.

77. Pirozhenko A., Maslova A., Khramov D., Volosheniuk O., Mischenko A. Development of a new form of equations of disturbed motion of a satellite in nearly circular orbits. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 4, N 5 (106). P. 70–77. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.207671

78. Sarychev A. P., Sarycheva L. V. GMDH-Based Optimal Set Features Determination in Discriminant Analysis. System technologies. 2019. Volume 6 (125). P. 26–40. https://doi.org/10.34185/1562-9945-6-125-2019-03

79. Sarychev O. P., Perviy B. A. Autoregression models of large space debris motion. Системні технології. 2020. Випуск 6 (131). С. 137–148. https://doi.org/10.34185/1562-9945-6-131-2020-12

80. Sarychev O. P., Perviy B. A. Autoregression models of space objects movement represented by TLE elements. Системні технології. 2020. Випуск 2 (127). С. 103–116. https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-127-2020-08

81. Sarychev O. P., Perviy B. A. Optimal regressors search subjected to vector autoregression of unevenly spaced TLE series. Системні технології. 2019. Випуск 2 (121). С. 95–110.

82. Sarychev O. P., Perviy B. A. Revealing changes in the space objects motion described by autoregressive models. Системні технології. 2021. Випуск 2 (133). С. 79–88. https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-133-2021-09

83. Senkin V. S., Syutkina-Doronina S. V. On the Issue of Choice of the Parameter Optimization Method for a Guided Missile, Science and Innovation. 2020. Volume 16(3). P. 50–64. https://doi.org/10.15407/scine16.03.050

Copyright (©) 2021 Алпатов А. П.

Copyright © 2014-2021 Технічна механіка