Малые спутники

Срок выполнения: 2014-2018 гг.

Организация, где выполняется работа: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Руководитель – д.ф.-м.н. М.Ю. Овчинников

 Аннотация 

    Потребность в новых знаниях о Солнечной системе и Вселенной побуждает к развитию инструментов исследования ближнего и дальнего космоса. Ключевую роль в этом играют современные космические аппараты (КА), позволяющие выводить научные приборы за пределы земной атмосферы и доставлять на орбиты вокруг Земли, других планет и их спутников, комет и астероидов. Любая миссия начинается с выяснения вопроса о ее физической, инженерной и технологической реализуемости: необходимо ответить на вопрос, позволяют ли имеющиеся технические средства – двигатели и другие исполнительные органы, энергетические и коммуникационные системы – решить задачу баллистико-навигационного обеспечения миссии. 

   Современный тренд на миниатюризацию КА порождает дополнительные, зачастую определяющие всю схему построения и реализации миссии, трудности: малые объем и масса КА в сочетании с жесткими ограничениями на бортовую энергетику заставляют искать нестандартные, экономичные способы управления движением, привлекать сложные математические методы небесной механики и теории динамических систем. Неоценимую помощь оказывают такие естественные механизмы «транспорта» в Солнечной системе, как гравитационные маневры у планет и их спутников, а также устойчивые и неустойчивые инвариантные многообразия, ассоциированные с (квази)периодическими орбитами в окрестности точек либрации систем Солнце-планета и планета-спутник. Кроме того, на смену обычным химическим двигателям большой тяги постепенно приходят электрореактивные двигатели малой тяги, обладающие высоким удельным импульсом и потому требующие совсем немного топлива. Из перспективных, только набирающих популярность способов управления движением малых КА можно выделить солнечный парус, использующий неограниченный ресурс в виде давления солнечного излучения.  

    Предлагаемый проект направлен на разработку новых методов баллистического проектирования миссий к небесным телам Солнечной системы с использованием выше перечисленных экономичных средств и механизмов управления движением КА. Здесь востребованы и новые модели, адекватно передающие сложную нелинейную динамику задачи, и алгоритмы поддержания и коррекции траекторий, и алгоритмы управления вращательным (угловым) движением КА в течение достаточно длительных периодов активного орбитального маневрирования. Накопленный научным коллективом опыт и фундаментальные результаты, полученные при выполнении работ по программам Президиума РАН, государственным грантам и контрактам с Роснаукой и Минобрнауки, грантам РФФИ и других фондов, хоздоговорам с российскими и зарубежными научными учреждениями и университетами, занимающимися проблематикой полетов малых КА в дальний космос, свидетельствуют о его готовности к выполнению заявленного проекта. Участие руководителя проекта в работе комитетов и комиссий Международной академии астронавтики и Международной астронавтической федерации, а также активное участие исполнителей проекта в международных конгрессах и конференциях позволяют быть в курсе современных потребностей потенциальных заказчиков и возможностей отечественных и зарубежных коллективов, занимающихся аналогичной тематикой.

    Публикации по теме проекта:

• Д.С. Иванов, С.В. Меус, А.В. Овчинников, М.Ю. Овчинников, С.А. Шестаков, Е.Н. Якимов. Методы определения колебательных движений и идентификации параметров космических аппаратов с гибкими элементами конструкции // Известия РАН. Теория и системы управления – 2017. – № 1. – C. 98-115.
  
• Maksim Shirobokov, Sergey Trofimov, Mikhail Ovchinnikov. Survey of Station-Keeping Techniques for Libration Point Orbits // Journal of Guidance, Control, and Dynamics –  2017.  –  Paper accepted.

• M. Shirobokov, S. Trofimov, M. Ovchinnikov. Recovery of halo orbit missions in case of contingent station-keeping maneuver delay // Advances in Space Research– 2016. – V. 58, № 9. – P. 1807-1818. [link].
• M. Shirobokov, S. Trofimov. Parametric Analysis of Low-Thrust Lunar Transfers with Resonant Encounters // Advances in the Astronautical Sciences – 2016. – V. 158. – P. 579-603. [link].
  
• Sergey Trofimov, Mikhail Ovchinnikov. Fast and Efficient Sail-Assisted Deorbiting Strategy for LEO Satellites in Orbits Higher Than 700 km // Advances in the Astronautical Sciences – 2016. – V. 156. – P. 1869-1888. [link].
• R. Yelnikov, Y. Mashtakov, M. Ovchinnikov, S. Tkachev. Orbital and angular motion construction for low thrust interplanetary flight // Cosmic Research – 2016. – V.54, № 6.  – P. 483-490.  [link].
• M. Ovchinnikov, S. Tkachev, D. Roldugin, A. Nuralieva, S. Tkachev, Y. Mashtakov. Angular motion for a satellite with hinged flexible solar panel // Acta Astronautica – 2016. – V.128.  – P.534-539. [link].
• S. Trofimov, M.Ovchinnikov. Optimal Multiple-Impulse Circular Orbit Phasing // Journal of Guidance, Control, and Dynamics – 2016. – V.39, № 7.  – P. 1678-1681. [link].
• D. Ivanov, M.Ovchinnikov, N. Ivlev, S. Karpenko. Analytical Study Of Microsatellite Attitude Determination Algorithms// Acta Astronautica. – 2015. – V.116. P. 339-348. [link].
• Maksim Shirobokov, Sergey Trofimov. Thruster Failure Recovery Strategies for Libration Point Missions // Advances in the Astronautical Sciences. –2015 – V. 153 – P. 1383-1392. [link].
• M. Ovchinnikov, D. Roldugin,V. Penkov. Three-axis active magnetic attitude control asymptotical study // Acta Astronautica – 2015. – V.110. – P. 279-286. [link].
  
• M.Ovchinnikov,D. Roldugin,S. Tkachev,S. Karpenko. New one-axis one-sensor magnetic attitude control theoretical and in-flight performance // Acta Astronautica – 2014. – V.105. – P. 12-16 [link].

Назад к списку грантов РНФ и РФФИ