Управление свёртыванием тросовой системы
Автор: Руслан Сергеевич Пикалов
Организация: ФГВОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»
Космические тросовые системы способны решать широкий класс практических задач: доставка грузов, создание искусственной гравитации, изменение орбиты и осуществление транспортных операций, захват и удаление объектов космического мусора [1]. При этом многие подобные проекты требуют использование тросов переменной длины, в частности задачи увода космического мусора с околоземных орбит. Одна из возможных схем увода предполагает захват тросом космического мусора, после чего трос свёртывается и обеспечивает безопасное сближение с последующей стыковкой космического аппарата - буксира с объектом космического мусора. После стыковки, они движутся как единое целое.
Вопрос разработки законов управления тросом для осуществления безопасного и эффективного сближения является актуальной задачей, требующей детального изучения и решения. Анализ научной литературы посвященной рассматриваемой проблеме показал, что вопрос разработки законов управления свёртыванием троса достаточно хорошо исследован и проработан для случаев круговых орбит, но отсутствуют эффективные решения для эллиптических орбит. В связи с этим, задача получения закона управления способного реализовывать свёртывание на эллиптических орбитах представляет практически интерес, ее решение существенно расширит область возможного применения подобных систем как в задачах уборки космического мусора, так и в миссиях с тросовыми системами, предполагающими управление длиной троса. (см. Рис.).В работе рассмотрено плоское орбитальное движение системы буксир – космический мусор по эллиптической орбите. Построена математическая модель рассматриваемой системы. С ее помощью разработан закон управления свёртыванием тросовой системы. Доказана асимптотическая устойчивость управляемого движения на эллиптической орбите. Проведена серия численных экспериментов с целью изучения влияния параметров закона управления и эксцентриситета на динамику системы во время свёртывания троса. Результаты показывают, что предложенный закон управления [2] решает задачу сближения буксира с космическим мусором на эллиптической орбите.
1. Aslanov V.S., Ledkov A.S. Dynamics of the Tethered Satellite Systems // Elsevier. 2012. 350 P.
2. Ledkov A.S., Pikalov R.S. Nonlinear Control of Tether Retrieval in an Elliptical Orbit // Russian Journal of Nonlinear Dynamics, 2023. Vol. 19. № 2. P. 201-218.
