научный журнал по космическим исследованиям Космические исследования ISSN: 0023-4206

ЧЕЛНОКОВ Ю.Н. — 2014 г.

Рассматриваются проблемы регуляризации в небесной механике и астродинамике. Приводятся основные регулярные кватернионные модели небесной механики и астродинамики. Показывается, что эффективность аналитического исследования и численного решения краевых задач оптимального управления траекторным движением космических аппаратов может быть повышена за счет использования кватернионных моделей астродинамики. Во второй части статьи рассматриваются особенности типа сингулярности (деления на ноль), порождаемые использованием в небесной механике и астродинамике классических уравнений в угловых переменных (в частности, в углах Эйлера) и устраняемые с помощью использования параметров Эйлера (Родрига–Гамильтона) и кватернионов Гамильтона. Рассматриваются основные регулярные в указанном смысле кватернионные модели небесной механики и астродинамики: уравнения траекторного движения, записанные в неголономном, орбитальном и идеальном сопровождающих трехгранниках, для описания вращательного движения которых используются параметры Эйлера и кватернионы поворотов; кватернионные уравнения ориентации мгновенной орбиты небесного тела (космического аппарата). Выводятся новые кватернионные регулярные уравнения возмущенной пространственной задачи двух тел (траекторного движения КА), построенные с использованием идеальных прямоугольных координат Ганзена и кватернионных переменных и имеющие наряду с известными достоинствами регулярных уравнений Кустаанхеймо-Штифеля свои дополнительные достоинства.

АРХИПОВ М.Ю., ТЕЛЕПНЕВ П.П. — 2014 г.

Представлены результаты моделирования динамики космического телескопа. Для проверки расчетных моделей и оценки уровней демпфирования используются результаты наземных вибродинамических испытаний. Оцениваются динамические отклонения отражающей поверхности, вызванные работой привода остронаправленной антенны.

ЗАСЛАВСКИЙ Г.С., ПОГОДИН А.В., СТЕПАНЬЯНЦ В.А., ТУЧИН А.Г., ФИЛИППОВА Е.Н., ШЕЙХЕТ А.И. — 2014 г.

Результаты уточнения параметров движения КА Спектр-Р (проект “РадиоАстрон”), после его выведения в июле 2011 года на орбиту ИСЗ, показали, что в начале 2013 года нарушается условие пребывания его в тени от Земли. Длительность затенения аппарата превосходит допустимое значение (около 2-х ч). В конце 2013–в начале 2014 года завершается баллистическое существование КА. Поэтому возник вопрос о коррекции траектории движения спутника Спектр-Р с помощью его бортовой двигательной установки. Схема коррекции была разработана соавторами настоящей статьи и принята к реализации техническим руководством полета спутника. В статье приводятся баллистические параметры, определяющие работу бортовой двигательной установки при реализации коррекции, и баллистические характеристики орбитального движения космического аппарата до и после проведения коррекции.

ГОЛУБЬ А.П., КОЗЛОВ С.И., ТАСЕНКО С.В. — 2014 г.

Сформулированы два критерия применимости газодинамического приближения сплошной среды к описанию разлета продуктов сгорания ракетных топлив на больших высотах. Приведены численные оценки по ним для различных ракет-носителей и одного разгонного блока, имеющих достаточно протяженные активные участки полета. Показано, что использование приближения сплошной среды имеет четкое ограничение по высоте.

ДЭСПИРАК И.В., КОЛЕВА Р.Т., ЛЮБЧИЧ А.А. — 2014 г.

По данным спутника Polar исследовались авроральные возмущения во время прохождения мимо Земли областей сжатой плазмы перед высокоскоростными потоками солнечного ветра (CIR) и перед магнитными облаками (Sheath). Сияния, наблюдаемые на спутнике Polar, имели основные признаки суббури – локализованное начало, экспансия к полюсу и к западу и востоку – но при этом у них были очень большие размеры по долготе и широте и они занимали очень большую площадь. Были проанализированы все возмущения, наблюдавшиеся на спутнике Polar во время областей Sheath и CIR солнечного ветра за декабрь 1996 года, 1997–1998 годы и 2000 год. Было отобрано 8 событий, когда во время развития возмущения в ионосфере, спутник Geotail находился в плазменном слое хвоста магнитосферы. Показано, что во всех отобранных случаях в хвосте магнитосферы наблюдались некоторые типичные признаки развития суббури, а именно: 1) быстрые потоки плазмы (обращение направления быстрых потоков – от Земли/к Земле) 2) резкое уменьшение полного давления, которое следовало за интервалом увеличения полного давления. Можно сделать вывод, что во время CIR и Sheath областей с высокой плотностью солнечного ветра наблюдаются суббуревые возмущения определенного вида – с большими широтными и долготными размерами (иногда занимающими всю полярную шапку).

ДОБРИЦА Д.Б. — 2014 г.

В статье рассматриваются проблемы применения и совершенствования моделей космического мусора при проектировании средств противометеорной защиты космического аппарата. Разработанная методика позволяет производить расчеты стойкости элементов конструкции на базе сопряжения доработанной пространственной модели распределения частиц космического мусора и баллистических предельных зависимостей для расчетного элемента.

ЗАСТЕНКЕР Г.Н., КОЛОСКОВА И.В., НЕМЕЧЕК З., ПРЕХ Л., РЯЗАНЦЕВА М.О., ЦАГАШ П., ШАФРАНКОВА Я., ЮРАСОВ А.С. — 2014 г.

В работе описываются результаты изучения гелиевой компоненты потока ионов солнечного ветра, измерявшегося прибором БМСВ на спутнике Спектр-Р с временнм разрешением в 3 с. В отличие от большинства прежних работ, представлявших величины, усредненные на больших (среднечасовых или среднесуточных) интервалах, нами показано, что относительное содержание ионов гелия в солнечном ветре испытывает значительные (на несколько процентов и даже на десяток процентов) вариации на столь малых интервалах как десяток секунд и даже несколько секунд. м разрешением в 3 с. В отличие от большинства прежних работ, представлявших величины, усредненные на больших (среднечасовых или среднесуточных) интервалах, нами показано, что относительное содержание ионов гелия в солнечном ветре испытывает значительные (на несколько процентов и даже на десяток процентов) вариации на столь малых интервалах как десяток секунд и даже несколько секунд.

ЗАСЛАВСКИЙ Г.С., ЗАХВАТКИН М.В., ПОНОМАРЕВ Ю.Н., СТЕПАНЬЯНЦ В.А., ТУЧИН А.Г. — 2014 г.

Разработан метод определения параметров орбиты обеспечивающий уточнение наряду с элементами орбиты ряда дополнительных параметров, характеризующих величину светового давления и возмущающих ускорений, возникающих при разгрузке маховиков. Описывается параметризованная модель возмущающего воздействия давления солнечной радиации на движение КА, учитывающая форму, отражающие свойства поверхности и ориентацию аппарата. Приводятся результаты определения орбиты путем совместной обработки радиотехнических измерений дальности и радиальной скорости, лазерных измерений дальности, использующихся как инструмент калибровки радиотехнических измерений, оптических измерений прямого восхождения и склонения, данных телеметрической информации о включении реактивных двигателей КА при разгрузке двигателей-маховиков.

АНДРЕЯНОВ В.В., КАРДАШЕВ Н.С., ХАРТОВ В.В. — 2014 г.

В статье рассматриваются устройство, особенности и характеристики российского наземно-космического радиоинтерферометра со сверхдлинными базами (КРСДБ) “РадиоАастрон”.

БУРОВ А.А., ГЕРМАН А.Д., КОСЕНКО И.И. — 2014 г.

Рассматривается задача о плоских колебаниях маятника переменной длины, подвешенного на поверхности Луны. Предполагается, что Земля и Луна (или, в общем случае, планета и ее спутник, или астероид и космический аппарат) обращаются вокруг общего центра масс по невозмущаемым эллиптическим кеплеровским орбитам. Обсуждается вопрос о том, как изменения длины маятника могут быть использованы для компенсации его колебаний. Выписаны уравнения движения, указано правило изменения длины маятника, при котором он обладает положениями равновесия относительно вращающейся вместе с Луной и Землей системы координат. Исследуются необходимые условия устойчивости таких движений. Численно и аналитически изучается хаотическая динамика такого маятника.

ПРОХОРЕНКО ВИКТОРИЯ — 2014 г.

В работе рассматриваются практические задачи, связанные с качественным исследованием долговременной эволюции высокоапогейных орбит ИСЗ, для которых основным возмущающим фактором являются гравитационные возмущения от Луны и Солнца. Уделяется внимание проблеме баллистического существования подобных орбит и рассматриваются вопросы, связанные с возможностями коррекции орбит для обеспечения требуемой длительности их баллистического существования. В качестве примера рассматривается орбита КА СПЕКТР-Р, стартовавшего в июле 2011 года.

ИВАШКИН В.В., КРЫЛОВ И.В. — 2014 г.

Исследована задача оптимизации перелета КА к астероиду Апофис. Проанализирована схема полета, которая включает в себя геоцентрический этап разгона КА с двигателем большой тяги, гелиоцентрический этап управления при помощи двигателя малой тяги и этап торможения с выходом на орбиту спутника астероида. При этом решается задача оптимального управления для случаев идеальной и кусочно-постоянной малой тяги, определяется оптимальная величина и направление гиперболической скорости КА на “бесконечности” при отлете от Земли. Траектории КА находятся на основе разработанного комплексного метода оптимизации, сочетающего метод динамического программирования на первом этапе анализа и принцип максимума Понтрягина на заключительном этапе, а также метод продолжения по параметру, Получены оценки конечной массы КА, а также полезной массы, которая может быть доставлена к астероиду с помощью ракеты-носителя Союз-Фрегат.

КЛИБАНОВА Ю.Ю., МИШИН В.В., ЦЭГМЭД Б. — 2014 г.

В работе исследуются длиннопериодные геомагнитные пульсации в диапазоне частот (1.7–6.7) мГц в интервале 18.25–18.48 UT 1.VIII.1998 на фоне активизации суббуревой активности, обусловленные несколькими последовательными резкими изменениями динамического давления солнечного ветра. Используются данные наземных станций, которые находились вблизи местного полудня (канадская сеть CANOPUS) и на ночной стороне авроральные станции в Якутии и сети IMAGE, а также данные внемагнитосферных спутников ИНТЕРБОЛ-1, ACE, WIND, GOES 8. Обсуждается влияние параметров плазмы СВ, межпланетного магнитного поля (ММП), наклона фронта неоднородности СВ и геомагнитной активности на направление распространения и поляризации, а также амплитуду пульсаций. Свойства пульсаций, регистрируемых до развития суббури, соответствуют механизму их возбуждения ударом по магнитопаузе фронтом неоднородности в магнитоспокойное время: пульсации распространяются от точки касания на ночную сторону с нарастанием амплитуды и с противоположенным направлением поляризации. Усиление суббуревой активности приводит к смене направления распространения и более сложному поведению амплитуды и поляризации пульсаций на дневной стороне.

АБРАМОВ-МАКСИМОВ В.Е., БОРОВИК В.Н., ОПЕЙКИНА Л.В., ТЛАТОВ А.Г. — 2014 г.

Проведен комплексный анализ эволюции пяти активных областей на Солнце, в которых в 2011–2012 гг. произошли большие рентгеновские вспышки класса Х. Радиоизлучение активных областей исследовалось на основе ежедневных многоволновых наблюдений Солнца на радиотелескопе РАТАН-600 в диапазоне 1.6–8.0 см. Показано, что, как и в исследованных ранее на РАТАН-600 эруптивных событиях, за 1–2 дня (в отдельных случаях за 14–17 часов) до сильной вспышки в структуре микроволнового излучения активной области регистрировалось развитие источника над нейтральной линией фотосферного магнитного поля над областью максимального сближения полей противоположного знака. В большинстве случаев этот источник становился доминирующей компонентой в микроволновом излучении активной области перед вспышкой.

АРТЮХОВ М.И., ВОРОБЬЕВ А.З., КАЗАКЕВИЧ Ю.В., КАЛАШНИКОВ А.И., КОМОВКИН С.В., ПОГОДИН А.В., ФИЛИППОВА Е.Н., ХАРТОВ В.В., ШИРШАКОВ А.Е. — 2014 г.

Рассмотрены средства обеспечения полета КА Спектр-Р, особенности функционирования ЦУП, управления КА. Рассмотрены программные средства обеспечения планирования, составления сеансов управления и моделирования работы КА. Представлены задачи баллистико-навигационного обеспечения полета КА. Рассмотрен наземный сегмент управления КА, программные средства анализа и отображения ТМИ.

АНТОНОВА Е.Е., КИРПИЧЕВ И.П. — 2014 г.

Приведены результаты исследования распределения давления плазмы, градиентов давления и магнитного поля вблизи экваториальной плоскости в окружающем Землю плазменном кольце в магнитоспокойных условиях. Использованы данные наблюдений в ходе международной миссии THEMIS. Получена картина распределения плотности поперечных токов вблизи экваториальной плоскости в предположении соблюдения условия магнитостатического равновесия на геоцентрических расстояниях от 6 до 12RE. При оценке интегрального поперечного тока учтено, что в дневные часы минимумы магнитного поля на магнитных силовых линиях не локализованы в плоскости экватора. Получены оценки интегрального поперечного тока, демонстрирующие возможность замыкания ночных поперечных токов на геоцентрических расстояниях до 12RE внутри магнитосферы, формируя высокоширотное продолжение кольцевого тока.

АВАНОВ Л.А., ВАЙСБЕРГ О.Л., КОЙНАШ Г.В., ЛЕЙБОВ А.В., ЛЕТУНОВСКИЙ В.В., МОИСЕЕВ П.П., МЯГКИХ В.Д., СМИРНОВ В.Н., ТОНЬШЕВ А.К., ШУВАЛОВ С.Д. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0023420614060077 Список литературы

МОГИЛЕВСКИЙ М.М., МОИСЕЕНКО И.Л., РОМАНЦОВА Т.В., ЧУГУНИН Д.В. — 2014 г.

Приводятся результаты совместного эксперимента нагревного стенда Тромсе и спутника ИНТЕРБОЛ-2. Показано, что потоки ускоренных ионосферных электронов достигают высоты 11200 км, что приводит к подавлению аврорального километрового излучения. Сделаны оценки характерных времен наблюдаемых явлений и обсуждаются возможные физические механизмы.

ВЕРШКОВ А.Н., ПЕТРОВСКАЯ М.C. — 2014 г.

Полученные ранее авторами выражения для первых и вторых производных от потенциала преобразованы к форме, наиболее удобной для решения обратной задачи – определения стоксовых постоянных по спутниковым измерениям этих производных. Каждый член нового ряда для производной зависит от суммы двух стоксовых постоянных, умноженных на линейные комбинации нескольких сферических функций. Новая форма разложений для производных от потенциала позволяет вычислять стоксовы постоянные путем одновременного использования спутниковых данных либо о всех трех производных первого порядка, либо о всех шести производных второго порядка. Построенные ряды могут быть применены для моделирования гравитационного поля Земли по спутниковым данным, полученным в международных миссиях CHAMP, GRACE и GOCE.

САПУНКОВ Я.Г., ЧЕЛНОКОВ Ю.Н. — 2014 г.

Рассматривается задача об оптимальной встрече управляемого космического аппарата (КА) с неуправляемым аппаратом, движущимся по эллиптической кеплеровской орбите в поле тяготения Солнца. Управление КА осуществляется с помощью солнечного паруса и двигателя малой тяги. Для решения задачи используются регулярные кватернионные уравнения задачи двух тел в переменных Кустаанхеймо-Штифеля и принцип максимума Понтрягина. В качестве минимизируемого функционала используется комбинированный интегральный функционал качества, характеризующий расход энергии на перевод управляемого КА из начального в конечное состояние и время, затраченное на этот перевод. Сформулированы дифференциальные краевые задачи оптимизации, найдены их первые интегралы. Статья развивает работы [16] по применению кватернионных регулярных уравнений в переменных Кустаанхеймо-Штифеля в механике космического полета.