Проектирование низкоэнергетических лунных перелетов, траектория которых проходит в окрестности точек либрации системы Земля - Луна. Часть 2. Алгоритм и численный анализ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приводится алгоритм проектирования низкоэнергетической траектории лунного перелета. Он основан на предположении о том, что траектории низкоэнергетического перелета проходят через окрестность одной из коллинеарных точек либрации системы Земля - Луна (L1 или L2). Предполагается, что в момент пролета космическим аппаратом окрестности точки либрации элементы оскулирующей геоцентрической орбиты космического аппарата близки к элементам оскулирующей геоцентрической орбиты самой точки либрации. Представлены результаты численного анализа полученной низкоэнергетической траектории лунного перелета. Показано, что использование такой траектории позволяет уменьшить тормозной импульс скорости при переходе на низкую окололунную орбиту до значения 638 м/с (при традиционной схеме перелета этот импульс оказывается больше 800 м/с). Проанализировано влияния солнечных гравитационных возмущений на траекторию перелета. Выявлено, что эти возмущения обеспечивают подлет космического аппарата к окрестности Луны с отрицательной селеноцентрической константой энергии и способствуют временному захвату космического аппарата Луной. Исследовано влияние земного гравитационного возмущения на окололунный участок траектории. Установлено, что на найденной траектории это возмущение эффективно уменьшает селеноцентрическую скорость космического аппарата. Рассмотрены условия пролета космического аппарата окрестности точки либрации.

Об авторах

Михаил Сергеевич Константинов

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: mkonst@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-0138-6190
SPIN-код: 3030-7494
Scopus Author ID: 55396771600

доктор технических наук, профессор кафедры космических систем и ракетостроения, Аэрокосмический институт

Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

Аунг Мьо Тант

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: aungmyothant4696@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-1159-3292

аспирант, кафедра космических систем и ракетостроения, Аэрокосмический институт

Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

Список литературы

  1. Parker JS, Anderson RL. Low-energy lunar trajectory design. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.; 2014. https://doi.org/10.1002/9781118855065
  2. McCarthy BP, Howell KC. Cislunar transfer design exploiting periodic and quasi-periodic orbital structures in the four-body problem. 71st International Astronautical Congress, The CyberSpace Edition, October 12-14, 2020. Paris; 2020.
  3. Scheuerle ST, McCarthy BP, Howell KC. Construction of ballistic lunar transfers leveraging dynamical systems techniques. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Lake Tahoe, California (Virtual), August 9-12, 2020. South Lake Tahoe, California; 2021.
  4. McCarthy BP, Howell KC. Trajectory design using quasi-periodic orbits in the multi-body problem. Proceedings of the 29th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, 2019. Maui; 2019.
  5. Ivashkin VV. On the Earth-to-Moon trajectories with temporary capture of a particle by the moon. 54th International Astronautical Congress, Bremen, Germany, September 29 - October 3, 2003. Paper IAC-03-A.P.01. https://doi.org/10.2514/6.IAC-03-A.P.01
  6. Ivashkin VV. Low energy trajectories for the Moon-to-Earth space flight. Journal of Earth System Science. 2005;114:613-618. https://doi.org/10.1007/BF02715945
  7. Belbruno EA, Carrico JP. Calculation of weak stability boundary ballistic lunar transfer trajectories. Proceedings of the AIAAJ'AAS Astrodynamics Specialist Conference, August 14-17, 2000, Denver, Colorado. Paper AIAA 2000-4142. https://doi.org/10.2514/6.2000-4142
  8. Belbruno EA, Miller JK. Sun-perturbed Earthto-Moon transfers with ballistic capture. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1993;16(4):770-774. https://doi.org/10.2514/3.21079
  9. Koon WS, Lo MW, Marsden JE, Ross SD. Low energy transfers to the Moon. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2001;81(1):63-73. https://doi.org/10.1023/A:1013359120468
  10. Miller JK. Lunar transfer trajectory design and four body problem. 13th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting at Ponce, Puerto Rico, 2003. American Astronomical Society, American Institute of Aeronautics and Astronautics; 2003.
  11. Miller JK, Hintz GR. Weak stability boundary and trajectory design. Spaceflight Mechanics. Conference paper AAS 15-297. Williamsburgh, VA; 2015.
  12. Konstantinov MS, Thant AM. Designing the low-energy lunar transfers trajectories which pass in the vicinity of the libration points of the Earth - Moon system. Part 1. Theory and method. RUDN Journal of Engineering Re-search. 2023;24(1):7-16. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2023-24-1-7-16
  13. Martins JRRA, Sturdza P, Alonso JJ. The complex-step derivative approximation. ACM Transactions on Mathematical Software. 2003;29(3):245-262. https://doi.org/10.1145/838250.838251
  14. Konstantinov MS, Nikolichev IA, Thein M. Optimization of low thrust multi-revolution orbital transfer using the method of dual numbers. Proceedings of the 6th International Conference on Astrodynamics. Tools and Technics (ICATT-2016). Available from: https://indico.esa.int/indico/event/111/session/21/contribution/99/material/paper/0.pdf (accessed: 12.11.2022).
  15. Petukhov VG, Yoon SW. Optimization of perturbed spacecraft trajectories using complex dual numbers. Part 1. Theory and method. Cosmic Research. 2021;59(5):401-413. https://doi.org/10.1134/S0010952521050099

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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».