On the steady-state motions stability of a satellite with charge distribution center of protective screens in the mass center

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A satellite with a system of three concentric shields for electrostatic protection against cosmic radiation is considered. The interaction of an electric charge with the Earth's magnetic field leads to the emergence of a Lorentz force moment, acting on the rotational motion of the satellite relative to the center of mass. The Lorentz force moment is calculated taking into account the complex shape of the electrostatic protection screens and the geomagnetic field gradient in the volume of the screen. The geomagnetic field is modeled by a direct magnetic dipole.

About the authors

V. I. Kalenova

Institute of Mechanics of Lomonosov Moscow State University

Email: kalenova44@mail.ru
Moscow, Russia

V. M. Morozov

Institute of Mechanics of Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: moroz@imec.msu.ru
Moscow, Russia

V. Yu. Saharov

St. Petersburg University

Email: v.sakharov@spbu.ru
St. Petersburg, Russia

A. A. Tikhonov

St. Petersburg University

Email: a.tikhonov@spbu.ru
St. Petersburg, Russia

References

  1. Морозов В.М. Устойчивость движения космических аппаратов. Итоги науки и техники. Сер. Общая механика. М.: ВИНИТИ, 1971. С. 1–83.
  2. Сарычев В.А.Вопросы ориентации искусственных спутников. Итоги науки и техники. Сер. Исследование космического пространства. М.: ВИНИТИ, 1978. Т. 11. 223 с.
  3. Белецкий В.В.Движение спутника относительно центра масс в гравитационном поле. М.: Издательство Московского университета. 1975. 308 с.
  4. Черноусько Ф.Л.Об устойчивости регулярных прецессий спутника //Прикладная математика и механика. 1964.Т. 28. Вып. 1. С. 155–157.
  5. Likins P.W. Stability of a symmetrical satellite in attitudes fixed in an orbiting reference frame // J. Astronaut. Science. 1965. V. 12. Iss. 1. P. 18–24.
  6. Румянцев В.В.Об устойчивостистационарных движений спутников. М.: Выч. центр АН СССР, 1967. 141 с.
  7. Морозов В.М.Об устойчивости движения гиростата под действием гравитационного, магнитного и аэродинамического моментов // Космич. исслед. 1967. Т. 5. № 3. С. 727–732.
  8. Сарычев В.А., Овчинников М.Ю.Магнитные системы ориентации искусственных спутников Земли. Итоги науки и техники. Исследование космического пространства. М.: ВИНИТИ, 1985. Т. 23. 104 с.
  9. Тихонов А.А.Резонансные явления в колебаниях гравитационно-ориентированного твердого тела. Ч.4: многочастотные резонансы // Вестник C.— Петербург. университета. Сер. 1. 2000. Вып. 1. С. 131–137.
  10. Морозов В.М.,Каленова В.И.Линейные нестационарные системы и стабилизация движения спутника около центра масс в геомагнитном поле. М.: ИздательствоМГУ, 2023. 174 с.
  11. Труханов К.А., Рябова Т.Я., Морозов Д.Х.Активная защита космических кораблей. М.:Атомиздат, 1970.
  12. Spillantini P.Manned exploration and exploitation of Solar System: Passive and active shielding for protecting astronauts from ionizing radiation — A short overview // Acta Astronautica. 2014. V. 104. P. 509–515.
  13. Tripathi R., Wilson J., Youngquist R.Electrostatic space radiation shielding // Advances in Space Research. 2008. V. 42. P. 1043–1049.
  14. Joshi R., Qiu H., Tripathi R. Configuration studies for active electrostatic space radiation shielding// Acta Astronautica. 2013. V. 88. P. 138–145.
  15. Smith J.G., Smith T., Williams M. et al.Potential Polymeric Sphere Construction Materials for a Spacecraft Electrostatic Shield // Langley Research Center. Technical Memorandum. 2006. Art. ID 20060013423.
  16. Петров К.Г., Тихонов A.A.Момент сил Лоренца, действующих на заряженный спутник в магнитном поле Земли. Ч. 1: Напряженность магнитного поля Земли в орбитальной системе координат // Вестник Cанкт-Петербургского университета. Сер. 1. Матем., Мех., Астроном. 1999. Вып. 1. С. 92–100.
  17. Петров К.Г., Тихонов A.A.Момент сил Лоренца, действующих на заряженный спутник в магнитном поле Земли. Ч. 2: Вычисление момента и оценки его составляющих // Вестник Cанкт-Петербургского университета. Сер. 1.Матем., Мех., Астроном. 1999. Вып. 3. С. 81–91.
  18. Тихонов А.А.О вековой эволюции ротационного движения заряженного ИСЗ на регрессирующей орбите // Космич. исслед. 2005. Т. 43. № 2. С. 111–125.
  19. Антипов К.А., Тихонов А.А.Электродинамическое управление в задаче о стабилизации космического аппарата в геомагнитном поле // Космич. исслед. 2014. Т. 52. № 6. С. 512–520.
  20. Giri D.K., Sinha M., Kumar K.D. Fault-tolerant attitude control of magneto-Coulombic satellites // Acta Astronautica. 2015. V. 116. P. 254–270.
  21. Schaub H., Parker G., King L.Challenges and prospects of Coulomb spacecraft formation control // J. Astronautical Sciences. 2004. V. 52. P. 169–193.
  22. Pollock G.E., Gangestad J.W., Longuski J.M. Analytical Solutions for the Relative Motion of Spacecraft with Lorentz Force Perturbations // Acta Astronautica. 2011. V. 68. Iss. 1–2. P. 204–217.
  23. Тихонов А.А.Метод полупассивной стабилизации космического аппарата в геомагнитном поле // Космич. исслед. 2003. Т. 41. № 1. С. 69–79.
  24. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматлит, 1961. 824 с.
  25. Kennedy J., Eberhart R. Particle Swarm Optimization // Proc. IEEE International Conference on Neural Networks. Perth, WA, Australia. 1995. V. 4. P. 1942–1948.
  26. Shi Y., Eberhart R.C. A modified particle swarm optimizer // Proc. IEEE International Conference on Evolutionary Computation. Anchorage, AK, USA. 1998. P. 69–73.
  27. Dmitriev N.N., Sakharov V.Yu., Tikhonov A.A.The method of zero tangential strengths in the problem of charge distribution over the surfaces of two interacting tori // J. Applied and Computational Mechanics. 2025. doi: 10.22055/jacm.2025.48138.5009

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».