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

ЗАБОЛОТНОВ Ю.М., НАУМОВ О.Н. — 2012 г.

Рассматривается пространственное движение капсулы относительно своего центра масс на упругом тросе при его развертывании по заданной программе с космического аппарата. Космический аппарат находится на круговой орбите и сориентирован относительно местной вертикали, что обеспечивается работой его собственной системой стабилизации. Исследуется угловое движение капсулы относительно направления троса, проанализированы основные факторы, влияющие на устойчивость этого движения. Получена приближенная квазилинейная математическая модель движения капсулы относительно центра масс, позволяющая оценивать влияние основных возмущений на ее движение. Приводятся результаты численного моделирования для характерных случаев движения капсулы.

ГУТНИК С.А., САРЫЧЕВ В.А. — 2012 г.

Исследуется динамика вращательного движения осесимметричного спутника на круговой орбите под действием гравитационного и аэродинамического моментов. Численно определены все положения равновесия спутника в орбитальной системе координат, получены достаточные условия устойчивости положений равновесия.

АРТЕМЬЕВ А.В., МАЛОВА Х.В., ПОПОУДИН С.Ю. — 2012 г.

Работа посвящена исследованию изгибной неустойчивости одномерного цилиндрического токового слоя. В качестве начального равновесия выбрана модель самосогласованного -пинча с постоянными дрейфовыми частотами ионов и электронов. Показано, что в данной равновесной конфигурации может развиваться изгибная неустойчивость; получены зависимости инкрементов и действительных частей частоты неустойчивости от номера моды. Найденные зависимости показывают, что длина волны неустойчивой моды с наибольшим инкрементом растет пропорционально толщине токового слоя, а значение инкремента при этом уменьшается. Неустойчивые моды развиваются лишь в узком диапазоне значений длин волн, определяемом относительной толщиной токового слоя. С ростом радиуса цилиндрического токового слоя растут инкремент неустойчивости и номер неустойчивой моды. В работе обсуждается возможность применения полученных результатов для описания динамики токовых слоев в магнитосферах Урана и Нептуна.

АНТОНОВ В.М., БОЯРИНЦЕВ Э.Л., ЗАХАРОВ Ю.П., МЕЛЕХОВ А.В., ПОНОМАРЕНКО А.Г., ПОСУХ В.Г., ШАЙХИСЛАМОВ И.Ф. — 2012 г.

В работе представлены результаты измерений трансполярного потенциала в лабораторной магнитосфере. Обнаружена его примерно линейная зависимость от кинетической энергии ионов набегающего потока. Измерения электрического потенциала в плазме показали наличие асимметрии вдоль линии утро–вечер. Вблизи пограничного слоя на утренней стороне потенциал систематически выше, а на вечерней стороне – систематически ниже средних значений. Наблюдаемая разность в потенциале плазмы в низкоширотной экваториальной части магнитосферы по знаку и величине примерно соответствует трансполярному потенциалу на полюсах диполя. Полученные лабораторные данные дают прямое подтверждение модели магнитосферного генератора.

КАРПЕНКО С.О., ОВЧИННИКОВ М.Ю., ПЕНЬКОВ В.И., РОЛДУГИН Д.С. — 2012 г.

Рассматривается быстрое вращение спутника, оснащенного активной магнитной системой ориентации с алгоритмом “-Bdot”, предназначенным для демпфирования начальной угловой скорости. Аналитически исследуется быстродействие алгоритма в зависимости от наклонения орбиты.

БАБУШКИН И.А., БЕЛЯЕВ М.Ю., ГЛУХОВ А.Ф., ЗАВАЛИШИН Д.А., ИВАНОВ А.И., ПУТИН Г.Ф., САЗОНОВ В.В. — 2012 г.

Описаны результаты экспериментов с датчиком конвекции ДАКОН-М на борту Российского сегмента Международной космической станции. Проведено сопоставление измерений датчика и результатов расчета квазистатической компоненты микроускорения в точке его установки. Для сопоставления взяты три отрезка измерений из экспериментов 2009 года, во время которых проводились стыковки космических кораблей со станцией, отстыковки от нее, и происходило срабатывание реактивных двигателей системы ориентации. При расчете микроускорения использованы данные измерений низкочастотного акселерометра MAMS, установленного в Американском сегменте, и телеметрическая информация о вращательном движении МКС. Эта информация позволила пересчитать измерения MAMS в точку установки датчика конвекции ДАКОН-М. Сравнение показаний датчика и расчетных микроускорений показало достаточно точное совпадение расчетных и измеренных данных.

ДАВЫДОВ А.А., САЗОНОВ В.В. — 2012 г.

Рассматривается нештатная ситуация на космическом аппарате (спутнике Земли), связанная с отсутствием измерений компоненты угловой скорости КА относительно одной из его связанных осей. Измерения угловой скорости используются при управлении вращательным движением КА с помощью двигателей-маховиков. Возникает задача исследования функционирования штатных алгоритмов управления при отсутствии части необходимых измерений. В данной работе эта задача решена для алгоритма, обеспечивающего гашение угловой скорости КА. Показано, что такое гашение возможно не при всех начальных условиях движения. В общем случае реализуется один из двух возможных финальных режимов, описываемых устойчивыми стационарными решениями уравнений движения. В одном из них компонента угловой скорости КА относительно оси, для которой отсутствуют измерения, отлична от нуля. С помощью численных расчетов получены оценки областей притяжения этих стационарных решений. Предложен простой способ, позволяющий вывести начальные условия режима гашения угловой скорости из области притяжения нежелательного решения. Проведена реконструкция нескольких имевших место реализаций этого режима. Реконструкция выполнена посредством аппроксимации телеметрических значений компонент угловой скорости и суммарного кинетического момента двигателей-маховиков, полученных в нештатной ситуации, решениями уравнений вращательного движения КА.

ОВЧИННИКОВ М.Ю., ПЕНЬКОВ В.И., РОЛДУГИН Д.С. — 2012 г.

Рассматривается угловое движение осесимметричного спутника, оснащенного активной магнитной системой ориентации. Аналитически исследуется динамика спутника на всем цикле управления, состоящем из связки трех последовательно используемых алгоритмов. В цикл управления входят этапы гашения нутационных колебаний, раскрутки спутника вокруг оси симметрии, переориентации оси симметрии в заданное направление в инерциальном пространстве. Результаты подтверждаются численным моделированием.

КАРПЕНКО С.О., ОВЧИННИКОВ М.Ю., ТКАЧЕВ С.С. — 2012 г.

Исследуется управляемое угловое движение микроспутника Чибис-М. Исполнительными элементами выступают три пары маховиков, оси которых расположены взаимно перпендикулярно. Задачей системы управления является реализация требуемого программного движения и обеспечение его асимптотической устойчивости. В работе синтезируется алгоритм управления, исследуется эволюция кинетического момента маховиков на длительных интервалах времени. Производится оценка точности ориентации при действующих на аппарат возмущениях.

АХМЕТШИН Р.З., ЕФИМОВ Г.Б., ЭНЕЕВ Т.М. — 2012 г.

Рассмотрена концепция системы космического патруля для обнаружения и каталогизации большинства небесных тел, представляющих опасность для Земли [1, 2]. Дается анализ схемы “оптического барьера”, создаваемого телескопами космического патруля, формулируются требования к системе наблюдения, предложены схемы визирования области оптического барьера для надежного обнаружения небесных тел, сближающихся с Землей, и определения их орбит. Проведено сравнение возможности расстановки космических аппаратов патруля на орбите Земли с помощью электроракетного двигателя и традиционного химического двигателя.

ЕФРЕМОВ В.И., ПАРФИНЕНКО Л.Д., СОЛОВЬЕВ А.А. — 2012 г.

В результате обработки длинных (до 144 часов) серий магнитограмм солнечных пятен, полученных на космическом аппарате SOHO/MDI (Solar and Heliospheric Observatory/Michelson Doppler Imager) показано, что предельной низкочастотной модой колебаний магнитного поля солнечного пятна как целого является мода с периодом 800–1300 минут. Ее период существенно и нелинейным образом зависит от величины магнитного поля пятна. Кроме этой моды в колебательных спектрах пятен выявляются и более высокие гармоники в полосах 40–45, 60–80, 135–170, 220–250, 480–520 минут, причем мощность колебаний в этих полосах монотонно и быстро падает с ростом частоты, что характерно для обертонов, возникающих вследствие нелинейного характера колебаний. Предельная колебательная мода устойчиво существует в пятнах на протяжении 1.5–2 суток, что совпадает со средним временем жизни ячейки супергранулы. Наблюдаемая в спектре мощности мода с периодом около 35–48 часов не является собственной модой пятна, поскольку ее период не зависит от величины его магнитного поля. Она, вероятно, возникает как квазипериод внешней возбуждающей силы, обусловленной возмущениями со стороны окружающих пятно ячеек супергрануляции.

АКЕНЬТИЕВА О.С., БАРАНСКИЙ Л.Н., БЕРТЕЛЬЕ Ж.-Ж., ГЛАДЫШЕВ В.А., МОЛЧАНОВ О.А., МУЛЯРЧИК Т.М., ПАРРО М., ФЕДОРОВ Е.Н., ЩЕКОТОВ А.Ю., ЯГОВА Н.В. — 2012 г.

Исследуются вариации концентраций ионов Н+, Не+ и O+ на высоте около 700 км по данным непрерывных наблюдений на спутнике DEMETER на спаде и в минимуме солнечной активности с 2004 по 2008 г. Рассматриваются широтные распределения, сезонный ход и нерегулярные вариации концентраций ионов, их зависимость от солнечной и геомагнитной активности. В этом диапазоне высот впервые проведен анализ массива данных многолетних непрерывных наблюдений в двух полушариях на широтах от экваториальных до субавроральных, что позволило с лучшим, чем в существующих эмпирических моделях, временным и пространственным разрешением описать сезонные и нерегулярные вариации концентраций основных ионных фракций. Зависимость концентраций трех видов ионов от солнечной и геомагнитной активности изучена на временных масштабах от нескольких дней до нескольких лет, и показано, что известное из литературы противофазное изменение концентраций O+ и легких ионов частично является следствием взаимной зависимости солнечной и геомагнитной активности и наблюдается только на временных масштабах от нескольких месяцев. На временных масштабах от нескольких дней до нескольких недель вариации концентрации O+ определяются в основном солнечной, а легких ионов – геомагнитной активностью.

ТКАЧЕНКО А.И. — 2012 г.

Рассматривается система угловой стабилизации космического аппарата среднего класса точности с магнитными исполнительными органами и трехосным магнитометром в качестве единственного чувствительного элемента подсистемы определения ориентации. Сочетание особенностей закона управления и алгоритма определения ориентации позволяет реализовать конструктивно простую, экономичную по вычислительным затратам и достаточно надежную систему стабилизации.

ПЕТУХОВ В.Г. — 2012 г.

Рассматривается задача локальной оптимизации межпланетных траекторий с малой тягой с использованием принципа максимума и численных методов продолжения. Анализируются два типа задач: задачи с ограниченной мощностью и задачи с ограниченной тягой. Последняя задача обобщается введением зависимости тяги и удельного импульса от располагаемой электрической мощности. Для сведения задачи оптимального управления к краевой задаче используется принцип максимума Понтрягина, а затем методом продолжения эта краевая задача сводится к задаче Коши. В статье приводятся варианты метода продолжения для оптимизации траекторий с малой тягой, включая новый метод продолжения для задачи с ограниченной тягой, не требующий выбора начального приближения для граничных значений сопряженных переменных.

АНДРЕЕВ В.Е., ГУБЕНКО В.Н., ПАВЕЛЬЕВ А.Г., САЛИМЗЯНОВ Р.Р. — 2012 г.

Разработана методика определения параметров внутренней гравитационной волны (ВГВ) по измерению индивидуального вертикального профиля температуры или плотности в атмосфере Земли. Эта методика может быть использована при анализе профилей, полученных любыми способами, в которых точность позволяет измерения амплитуд малых ( 1) вариаций температуры или плотности в атмосфере. Сформулирован и обоснован критерий идентификации ВГВ, при выполнении которого наблюдаемые вариации могут рассматриваться как волновые проявления. Методика базируется на анализе относительных амплитудных порогов волнового поля температуры или плотности, а также на линейной теории насыщенных ВГВ, в которой амплитудные пороги ограничиваются процессами динамической неустойчивости атмосферы. Для апробации методики использованы данные одновременных радиозондовых измерений температуры и скорости ветра в стратосфере Земли, где было обнаружено распространение насыщенной ВГВ. Показано, что применение разработанной методики к радиозатменным данным о температуре дало возможность идентифицировать ВГВ в нижней стратосфере Земли и определить значения ключевых волновых параметров.

МИНГАЛЕВ В.С., МИНГАЛЕВ И.В., ОРЛОВ К.Г. — 2012 г.

В дайной работе при помощи численного моделирования исследуются механизм формирования полярных циклонов в районе нахождения арктического фронта в зимней тропосфере северного полушария. Моделирование проводится в рамках полной системы уравнений газовой динамики с учетом переноса инфракрасного излучения, фазовых переходов водяного пара в микрокапли воды и частицы льда и с учетом оседания этих капель и частиц льда в поле силы тяжести. В начальных и граничных условиях модели используются наблюдательные данные о структуре доминирующих воздушных потоков в районе арктического фронта над Норвежским морем в январе. Численно получено формирование крупномасштабных циклонических вихревых течений за 15–20 часов при наличии изгиба центральной линии сдвигового течения в арктическом фронте длиной 500–600 км с отклонением на север или на юг на 100 км или более. На основании результатов моделирования предлагается методика краткосрочного прогноза образования и движения полярных циклонов.

КОПАЕВА И.Ф., КУРИЛЬЧИК В.Н., ПРОКУДИНА В.С. — 2012 г.

Представлены результаты почти двух лет (январь 1999 г.–октябрь 2000 г.) непрерывных наблюдений Аврорального Километрового Радиоизлучения на высокоапогейном спутнике Земли ИНТЕРБОЛ-1 в эксперименте АКР-Х. Наблюдения велись на стадии роста (в 1999 г.) и в максимуме солнечной активности (в 2000 г.) в диапазоне частот 100–1500 кГц. Представлены результаты регистрации АКР вблизи максимума его спектра на частоте 252 кГц. Обнаружено как подобие (например, характер глобальной направленности), так и важные отличия от излучения АКР, наблюдавшегося во время минимума солнечной активности [5]. Наряду с очень высокой спорадичностью, для излучения характерны сильные сезонные изменения интенсивности. Оно полностью отсутствует в весенне-летний период в Северном полушарии и сильно подавляется в этот же период в Южном полушарии. Обсуждается вероятная природа этих особенностей АКР.

БАРКИН М.Ю., ПЕРЕПЁЛКИН В.В., СКОРОБОГАТЫХ И.В. — 2012 г.

Методами небесной механики проведено уточнение построенной ранее математической модели неравномерности осевого вращения Земли на основе учета второстепенных слагаемых в разложении лунно-солнечного гравитационно-приливного момента и использовании поправок (резидиума) на возмущения зональных приливов. На основе небесномеханической модели неравномерности осевого вращения Земли построена модель глобальной составляющей момента импульса атмосферы. Приведены результаты численного моделирования и примеры построения прогнозов.

РАБИНОВИЧ Б.И. — 2012 г.

МУШАИЛОВ Б.Р., ТЕПЛИЦКАЯ В.С. — 2012 г.

Рассмотрено гипотетическое влияние непостоянства скорости света, обусловленного параметрами движения источника излучения, на результаты спектрометрических измерений звезд в рамках программы поиска экзопланет. Проведен учет ускорений звезд относительно барицентра системы звезда–планета (планеты).