Оптимальные траектории для экспедиции Земля–астероид–Земля при полёте с большой тягой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы траектории для экспедиции к астероиду с пребыванием космического аппарата (КА) в течение некоторого времени у астероида и последующим возвращением к Земле. Разработан двухэтапный метод построения оптимальных (по максимуму полезной массы) межпланетных траекторий для экспедиции Земля–астероид–Земля при полете с двигателями большой тяги: в центральном Ньютоновском поле притяжения Солнца на первом этапе и с учетом возмущений на втором этапе. Разработан алгоритм построения сопряженных функций для случая максимизации полезной массы. Построены и проанализированы оптимальные траектории для экспедиции к астероиду. Показана принципиальная возможность осуществления экспедиции Земля–астероид–Земля на основе ракет «Союз», «Зенит» и разгонного блока «Фрегат» при полете в 2019–2022 гг.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Ивашкин

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской Академии наук; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivashkin@keldysh.ru
Россия

Аньци Лан

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана; Сианьский университет Цзяо Тун

Email: ivashkin@keldysh.ru
Россия, Москва; Китай

Список литературы

  1. Циолковский К.Э. Исследование мировых пространств реактивными приборами [1911–1912 гг.] Пионеры ракетной техники. Кибальчич. Циолковский. Цандер. Кондратюк. Избранные труды. М.: Наука, 1964.
  2. Sandford S. A. The Power of Sample Return Missions-Stardust and Hayabusa [J] // Proc. Intern. Astron. Union. 2011. V. 7(S280). P. 275–287.
  3. Ajluni T., Everett D., Linn T., et al. OSIRIS-REx, Returning the Asteroid Sample [C] // Aerospace Conf. IEEE. 2015. P. 1–15.
  4. Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований / Под. ред. Г.М. Полищука, К.М. Пичхадзе М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. 660 c.
  5. Ивашкин В.В., Лан А. Анализ орбитального движения космического аппарата вокруг астероида Апофис // ДАН. 2016. T. 468. № 4. C. 403–407.
  6. Ивашкин В.В., Лан А. Анализ орбитального движения спутника астероида Апофис // Косм. исслед. 2017. Т. 55. № 4. С. 268–277.
  7. Hohmann W. Die Erreichbarkeit der Himmelskörper. München; B.: Druck und Verlag R. Oldenbourg, 1926. 88 p.
  8. Ильин В.А., Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов с двигателями большой тяги. М.: Наука, 1976. 744 с.
  9. Соболь И.М., Статинков Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981. 110 с.
  10. Панченко Т.В. Генетические алгоритмы: учебно-методическое пособие. Астрахань: Издат. дом “Астрахан. ун-т”, 2007. 87 с.
  11. Nocedal J.; Wright S. J. Numerical Optimization. 2nd ed. N.Y.: Springer, 2006. ISBN 978-0-387-30303-1.
  12. Ивашкин В.В., Лан А. Анализ оптимальности траекторий экспедиции Земля–астероид–Земля. Препр. ИПМ им. М.В. Келдыша. M., 2017. № 113. 25 с. doi: 10.20948/prepr 2017-113.
  13. Аббасов М.Э. Методы оптимизации: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во “ВВМ”, 2014. 64 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Изолинии полезной массы в плоскости времен t1 и ∆t12 для варианта Dt∑ = 690 сут, ∆t23 = 7 сут. в окрестности оптимума.

Скачать (477KB)
3. Рис. 2. Зависимости скорости Vхар и масс mf , mp от времени ∆t23.

Скачать (272KB)
4. Рис. 3. Изменение модуля базис-вектора p(t) на траектории № 19: (а) — перелёт от Земли до Апофиса

Скачать (126KB)
5. Рис. 3. (б) — перелёт от Апофиса до Земли.

Скачать (143KB)

© Российская академия наук, 2019