Однопусковое развёртывание лунной констелляции с использованием гравитации Солнца
Автор: Ирина Алексеевна Глазунова
Соавторы: Глазунова И.А., Трофимов С.П., Целоусова А.А.
Организация: Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН
Исследование Луны и окололунного пространства – одна из приоритетных целей развития космической отрасли России в дальнем космосе. Промежуточным этапом на пути к ней является создание системы лунной спутниковой связи и навигации на основе группировки космических аппаратов (КА) на окололунных орбитах. Возникает необходимость поиска наиболее экономичных способов доставки большого количества КА к Луне. Осуществлять отдельный запуск для каждой орбитальной плоскости экономически крайне невыгодно, поэтому возникает идея однопускового развёртывания.
В работе рассматриваются низкоэнергетические траектории, использующие гравитацию Солнца (Sun-assisted lunar transfer, SALT), которые позволяют значительно сократить стоимость запуска [1]. Следуя по такой траектории, аппарат удаляется на значительное расстояние от Земли и Луны, затем гравитационное воздействие Солнца поднимает перигей его орбиты, и КА направляется к Луне для баллистического захвата. Для развёртывания лунной констелляции предлагается запуск единой материнской платформы с последующим отделением от неё аппаратов вдали от Луны и выведением в требуемые плоскости путём приложения к ним малых импульсов в течение перелёта.
C помощью библиотеки KIAM Astrodynamics Toolbox [2] моделируется SALT-траектория перелёта КА на почти круговую окололунную орбиту. Исследуются вариации элементов финальной орбиты в результате приложения малого импульса вдоль траектории. Выявляются оптимальные величины, направления и моменты приложения импульсов для развёртывания многоспутниковой лунной констелляции [3]. На примере развёртывания констелляции в трёх орбитальных плоскостях демонстрируется возможность значительной экономии топлива.
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) 19-11-00256.
1. Topputo F. On Optimal two-impulse Earth-Moon transfers in a four-body model // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2013. Vol. 117. pp. 279–313.
2. Широбоков М.Г. Страница программной библиотеки KIAM Astrodynamics Toolbox на GitHub. URL: https://github.com/shmaxg/KIAMToolbox (дата обращения 23.05.2023).
3. И.А. Глазунова, С.П. Трофимов, А.А. Целоусова. Исследование чувствительности низкоэнергетических траекторий перелёта к Луне // 65-я Всероссийская научная конференция МФТИ, Москва-Долгопрудный-Жуковский, 3-8 апреля 2023 г.
