Анализ рациональных схем спутниковых туров с малой тягой в системе Юпитера

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предлагается новый метод построения карты Тиссерана с маневрами малой тяги между гравитационными маневрами. Движение космического аппарата рассматривается в рамках ограниченной круговой задачи трех тел и метода грависфер нулевой протяженности на основе сопряженных конических сечений. Для совершения маневров с малой тягой предлагается использовать простые законы управления для коррекции большой полуоси и эксцентриситета. Проведен анализ предложенных законов управления. Продемонстрирована эффективность предложенной методики. Получены варианты рациональных схем маневрирования космического аппарата с двигателем малой тяги в спутниковой системе Юпитера для выхода на орбиты Европы, Ганимеда и Калисто.

Об авторах

А. В. Иванюхин

Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института; Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivanyukhin.a@yandex.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Campagnola S., Buffington B.B., Lam T. et al. Tour design techniques for the Europa Clipper mission // J. Guidance, Control, and Dynamics. 2019. V. 42. Iss. 12. P. 2615–2626.
  2. Martynov M.B., Merkulov P.V., Lomakin I.V. et al. Advanced Russian mission Laplace‑P to study the planetary system of Jupiter: scientific goals, objectives, special features and mission profile // Solar System Research. 2017. V. 51. P. 555–562.
  3. Yang H., Hu J., Bai X. et al. Review of trajectory design and optimization for Jovian system exploration // Space: Science & Technology. 2023. V. 3. Art. ID 0036.
  4. Tisserand F.F. Traité de Méchanique Céleste. V. 4. Paris: Gauthier‑Villars et fils, 1896. P. 203–205.
  5. Ross S.D., Koon W.S., Lo M.W. et al. Design of a multi‑moon orbiter // Advances in the Astronautical Sciences. 2003. V. 114. Iss. 1. P. 669–684.
  6. Strange N.J., Longuski J.M. Graphical method for gravity‑assist trajectory design // J. Spacecraft and Rockets. 2002. V. 39. Iss. 1. P. 9–16.
  7. Campagnola S., Strange N.J., Russell R.P. A fast tour design method using non‑tangent v‑infinity leveraging transfer // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2010. V. 108. P. 165–186.
  8. Strange N.J., Campagnola S., Russell R.P. Leveraging flybys of low mass moons to enable an Enceladus orbiter // Advances in the Astronautical Sciences. 2009. V. 135. Iss. 3. P. 2207–2225.
  9. Woolley R.C., Scheeres D.J. Applications of v‑infinity leveraging maneuvers to endgame strategies for planetary moon orbiters // J. Guidance, Control, and Dynamics. 2011. V. 34. Iss. 5. P. 1298–1310.
  10. Campagnola S., Buffington B.B., Petropoulos A.E. Jovian tour design for orbiter and lander missions to Europa // Acta Astronautica. 2014. V. 100. P. 68–81.
  11. Takubo Y., Landau D., Anderson B. Automated tour design in the Saturnian system // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2024. V. 136. Iss. 1. Art. ID 8.
  12. Strange N.J., Landau D.F., Longuski J.M. et al. Design of initial inclination reduction sequence for Uranian gravity‑assist tours // Proc. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference. 2013.
  13. Campagnola S., Boutonnet A., Schoenmaekers J. et al. Tisserand‑leveraging transfers // J. Guidance, Control, and Dynamics. 2014. V. 37. Iss. 4. P. 1202–1210.
  14. Casalino L., Colasurdo G., Pastrone D. Optimal low‑thrust escape trajectories using gravity assist // J. Guidance, Control, and Dynamics. 1999. V. 22. Iss. 5. P. 637–642.
  15. Vasile M., Campagnola S. Design of low‑thrust gravity assist trajectories to Europa // J. British Interplanetary Society. 2009. V. 62. Iss. 1. P. 15–31.
  16. Strange N., Landau D., Hofer R. et al. Solar electric propulsion gravity‑assist tours for Jupiter missions // AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference. 2012. Art. ID 4518.
  17. Sidhoum Y., Oguri K. Low‑thrust trajectory design for icy moons orbiters using multi‑body techniques // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2024. V. 136. Iss. 6. P. 1–28.
  18. Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. М.: ВЦ АН СССР, 1968. Т. 5. 108 с.
  19. Гродзовский Г.Л., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Механика космического полета с малой тягой. М.: Наука, 1966. 680 с.
  20. Edelbaum T.N. Propulsion requirements for controllable satellites // Ars Journal. 1961. V. 31. Iss. 8. P. 1079–1089.
  21. Edelbaum T.N. Optimum low‑thrust rendezvous and station keeping // AIAA Journal. 1964. V. 2. Iss. 7. P. 1196–1201.
  22. Burt E.G.C. On space manoeuvres with continuous thrust // Planetary and Space Science. 1967. V. 15. Iss. 1. P. 103–122.
  23. Pollard J.E. Simplified analysis of low‑thrust orbital maneuvers. Aerospace Report No. TR‑2000(8565)‑10. 2000. 35 p.
  24. Di Carlo M., Vasile M. Analytical solutions for low‑thrust orbit transfers // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2021. V. 133. Iss. 7. Art. ID 33.
  25. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Универсальное свойство интеграла Якоби для гравитационных маневров в Солнечной системе // Косм. исслед. 2020. Т. 58. № 4. С. 312–320.
  26. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Адаптивные методы построения перелетов в системе Юпитера с выходом на орбиту спутника галилеевой Луны // Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2020. Т. 54. № 4. С. 349–359.
  27. Murray C.D., Dermott S.F. Solar System Dynamics. Cambridge University Press, 1999. 608 p.
  28. Labunsky A.V., Papkov O.V., Sukhanov K.G. Multiple Gravity Assist Interplanetary Trajectories. Newark, NJ: Gordon and Breach Science Publishers, 1998.
  29. Охоцимский Д.Е. Исследование движения в центральном поле под действием постоянного касательного ускорения // Косм. исслед. 1964. Т. 2. № 6. С. 817–842.
  30. Spitzer A. Novel orbit raising strategy makes low thrust commercially viable // IEPC Paper. 1995. P. 95–212.
  31. Pollard J.E. Simplified approach for assessment of low‑thrust elliptical orbit transfers // Proc. 25th International Electric Propulsion Conference. Cleveland, OH, USA. 1997. P. 97–160.
  32. Петухов В.Г. Оптимизация многовитковых перелетов между некомпланарными эллиптическими орбитами // Косм. исслед. 2004. Т. 42. № 3. С. 260–279.
  33. Kechichian J.A. Optimum thrust pitch profiles for certain orbit control problems // J. Spacecraft and Rockets. 2003. V. 40. Iss. 2. P. 253–259.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025