Analysis of Dynamics and Control During the Deployment of an Annular Tether Group of Spacecraft

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The article considers a method for forming a rotating tether group of small spacecraft in the form of a regular polygon. To create an external torque acting on the entire system as a whole, low-thrust engines are used, and the directions of the reactive forces are unchanged in the coordinate systems associated with the spacecraft. The release of the cables is controlled by measuring their length and speed in accordance with the nominal program, which assumes that the mechanisms of the release of the cables work only for their braking. The nominal program is built according to a simplified model of the system's motion, built using the Lagrange equations. The feasibility of the deployment program is checked using a more complete model of the spatial motion of the system, written in a geocentric fixed coordinate system and taking into account the extensibility of the cables, the one-sidedness of the mechanical links corresponding to them, the operation of the control system, disturbances associated with the initial conditions of motion, etc. A more complete model of motion takes into account the motion of space vehicles relative to their centers of mass as solid bodies of finite dimensions, which leads to perturbations in the directions of action of reactive forces. Numerical examples are given of the deployment of ring tether groups of small spacecraft in the form of polygons with up to seven vertices, inclusive, under the action of disturbances.

About the authors

Yu. M. Zabolotnov

Samara National Research University

Email: yumz@yandex.ru
Samara, 443086 Russia

A. A. Nazarova

Samara National Research University

Email: anazarova63@gmail.com
Samara, 443086 Russia

Changqing Wang

Northwestern Polytechnical University

Author for correspondence.
Email: wangcq@nwpu.edu.cn
Xi'an, 710072 China

References

  1. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 336 с.
  2. Kumar K.D., Yasaka T. Rotating formation flying of three satellites using tethers // J. Spacecr. 2004. V. 41. № 6. P. 973–985. https://doi.org/10.2514/1.14251
  3. Kim M., Hall C.D. Control of a rotating variable-length tethered system // J. Guid. Contr. Dyn. 2004. V. 27. № 5. P. 849–858. https://doi.org/10.2514/1.3226
  4. Williams P. Optimal deployment/retrieval of a tethered formation spinning in the orbital plane // J. Spacecr. 2006. V. 43. № 3. P. 638–650. https://doi.org/10.2514/1.17093
  5. Su B., Zhang F., Huang P. Robust control of triangular tethered satellite formation with unmeasured velocities // Acta Astronaut. 2021. V. 186. P. 190–202. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.04.045
  6. Razzaghi P., Assadian N. Study of the Triple-Mass Tethered Satellite System under Aerodynamic Drag and J2 Perturbations // Adv. Space Res. 2015. V. 56 (10). P. 2141–2150. https://doi.org/10.1016/J.ASR.2015.07.046
  7. Cai Z., Li X., Wu Z. Deployment and retrieval of a rotating triangular tethered satellite formation near libration points // Acta Astronaut. 2014. V. 98. P. 37–49. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.01.015
  8. Cai Z., Li X., Zhou H. Nonlinear dynamics of a rotating triangular tethered satellite formation near libration points // Aerosp. Sci. Technol. 2015. V. 42. P. 384–391. https://doi.org/10.1016/j.ast.2015.02.005
  9. Pizarro-Chong A., Misra A.K. Dynamics of multi-tethered satellite formations containing a parent body // Acta Astronaut. 2008. V. 63. P. 1188–1202. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2008.06.021
  10. Alary D., Andreev K., Boyko P. et al. Dynamics of multi-tethered pyramidal satellite formation // Acta Astronaut. 2015. V. 117. P. 222–230. https://doi.org/10.1016/J.ACTAASTRO.2015.08.011
  11. Yarotsky D., Sidorenko V., Pritykin D. Three-dimensional multi-tethered satellite for-mation with the elements moving along Lissajous curves // Celest. Mech. Dyn. Astron. 2016. V. 125. № 3. P. 309–322. https://doi.org/10.1007/s10569-016-9683-2
  12. Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Анализ динамики формирования тросовой группировки из трех наноспутников с учетом их движения вокруг центров масс // ПММ. 2021. Т. 85. № 1. С. 21–43. https://doi.org/10.31857/S0032823521010082
  13. Заболотнов Ю.М. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы, состоящей из двух малых космических аппаратов // Космич. исслед. 2017. Т. 55. № 3. С. 236–246. https://doi.org/10.7868/S002342061702008X

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (42KB)
3.

Download (82KB)
4.

Download (56KB)
5.

Download (99KB)
6.

Download (145KB)
7.

Download (290KB)
8.

Download (506KB)

Copyright (c) 2023 Ю.М. Заболотнов, А.А. Назарова, Чанцин Ван

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».