Моделирование некомпланарного межпланетного перелета космического аппарата с солнечным парусом с учетом особенностей движения относительно центра масс : научное издание
Библиографическое описание:Моделирование некомпланарного межпланетного перелета космического аппарата с солнечным парусом с учетом особенностей движения относительно центра масс : научное издание / Р. М. Хабибуллин, О. Л. Старинова. - Текст : непосредственный // Космические аппараты и технологии. - 2020. - Т. 4, № 3. - С. 141-150. - ISSN 2618-7957, DOI 10.26732/j.st.2020.3.02.
Аннотация:Работа посвящена некомпланарному межпланетному перелету Земля-Венера космического аппарата, оснащенного неидеально отражающим солнечным парусом, величина и направление ускорения от которого рассчитываются с учетом зеркального и диффузного отражений, поглощения и пропускания фотонов поверхностью солнечного паруса. Целью гелиоцентрического движения является попадание космического аппарата с солнечным парусом в сферу Хилла Венеры - области пространства, в которой могут двигаться тела, оставаясь спутником планеты. Особенностью работы является исследование движения космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом с учетом движения относительно центра масс. Для этого задача разбивается на три этапа. На первом этапе формируется номинальная программа управления движением центра масс космического аппарата. На втором этапе определяются достаточные угловые скорости для обеспечения полученной программы номинального управления и рассчитываются параметры органов управления космического аппарата - тонкопленочных элементов управления, расположенных по периметру солнечного паруса. Принцип работы органов управления довольно прост. При изменении напряжения, подающегося на тонкопленочный элемент управления, он становится прозрачным или непрозрачным, возникает разница нормальных составляющих сил светового давления, обеспечивающая создание управляющего момента для изменения ориентации космического аппарата в пространстве. На третьем этапе проводится моделирование совместного движения центра масс и относительно центра масс космического аппарата для демонстрации реализуемости полученной программы управления. В результате проводится сравнение некомпланарных межпланетных перелетов Земля-Венера с учетом и без учета тонкопленочных элементов управления.
The paper is devoted to the non-coplanar interplanetary Earth-Venus flight of a spacecraft equipped with a non-perfectly reflecting solar sail, the magnitude and direction of acceleration from which is calculated taking into account specular and diffuse reflections, absorption and transmission of photons by the surface of the solar sail. The goal of the heliocentric motion is to transfer the solar sail spacecraft into the Hill sphere of Venus with zero hyperbolic excess of speed. A feature of the paper is the study of the motion of a non-perfectly reflecting solar sail spacecraft taking into account the motion relative to the center of mass. The problem is divided into three stages. At the first stage, a nominal program for controlling the motion of the spacecraft center of mass is formed. At the second stage, sufficient angular velocities are determined to ensure the obtained nominal control program and the parameters of the spacecraft controls - thin-film controls located along the perimeter of the solar sail - are calculated. The operating principle of the thin-film controls is quite simple. When the voltage applied to the thin-film controls changes, they become transparent or opaque, there is a difference in the normal components of the light pressure forces, which provides a control torque for changing the orientation of the spacecraft in space. At the third stage, the joint motion of the center of mass and relative to the center of mass of the spacecraft is simulated to demonstrate the feasibility of the obtained control program. As a result, a comparison is made of non-coplanar interplanetary Earth-Venus flights with and without thin-film control elements.
Ключевые слова:non-perfectly reflecting solar sail, locally nominal control program, non-coplanar interplanetary flight, thin-film controls, неидеально отражающий солнечный парус, программа номинального управления, некомпланарный межпланетный перелет, тонкопленочный элемент управления
