Введение................................................................................................................. 5
1 Особенности управления космическими аппаратами, предназначенными
для исследования малых тел Солнечной системы.................................................... 12
1.1 Маневрирующие космические аппараты научного назначения ......... 12
1.2 Использование электроракетной двигательной установки для
исследовательских миссий ........................................................................................ 14
1.2.1 Автоматическая межпланетная станция «Rosetta»......................... 16
1.2.2 Космический аппарат «Deep Space 1» ............................................. 17
1.2.3 Первая автоматическая лунная станция «SMART-1» .................... 19
1.2.4 Миссии по исследованию астероидов «Hayabusa» ........................ 20
1.2.5 Межпланетная станция «Dawn» ....................................................... 21
1.3 Астероиды и кометы, как цели научной миссии..................................... 22
1.4 Проблема баллистического проектирования миссий к малым телам
Солнечной системы.................................................................................................... 25
2 Математические модели движения космических аппаратов с
электроракетной двигательной установкой................................................................ 37
2.1 Математическая модель движения космического аппарата в
комбинированной гелиоцентрической системе координат.................................... 37
2.2 Модель движения космического аппарата относительно небесного тела
неправильной формы в рамках задачи n тел ........................................................... 41
2.2.1 Используемая модель гравитационного поля объекта исследования
неправильной формы............................................................................................ 41
2.2.2 Предварительное определение параметров гравитационного поля
3
объекта нерегулярной формы на основе наблюдений с Земли......................... 43
2.2.3 Гравитационные ускорения, действующие на космический аппарат
со стороны объекта исследования нерегулярной формы.................................. 47
2.3 Модель движения космического аппарата в оскулирующих элементах
...................................................................................................................................... 55
2.3.1 Уравнения изменения оскулирующих элементов под действием
притяжения системы притягивающих точек ...................................................... 55
2.3.2 Возмущения от замены гравитационного поля одной
притягивающей точки на суперпозицию гравитирующих точек ..................... 57
3 Методика формирования законов управления космическим аппаратом.... 60
3.1 Формирование программы номинального управления на
гелиоцентрическом участке движения..................................................................... 60
3.2 Формирование программ номинального управления движением центра
масс на объектоцентрическом участке движения ................................................... 66
3.2.1 Традиционная методика формирования номинального управления
в окрестности объекта исследования .................................................................. 66
3.2.2 Уточнённая методика формирования номинального управления в
окрестности объекта исследования без изменения плоскости орбиты ........... 67
3.2.3 Алгоритм формирования программы номинального управления в
окрестности объекта исследования для поддержания рабочей орбиты.......... 78
3.3 Описание программного комплекса, предназначенного для
моделирования объектоцентрического движения .................................................. 81
4 Методика оптимизации миссий и описание полученных результатов....... 87
4.1 Исследовательская миссия «Rosetta» для изучения малых тел
Солнечной системы.................................................................................................... 87
4.1.1 Гелиоцентрическое движение космического аппарата «Rosetta» . 87
4
4.1.2 Движение КА «Rosetta» в непосредственной окрестности кометы
................................................................................................................................. 91
4.1.3 Применение разработанной методики к расчёту аналога миссии
«Rosetta» с электроракетными двигателями....................................................... 96
4.2 Баллистическое проектирование миссии космического аппарата с
электроракетной двигательной установкой к астероиду 433 Эрос..................... 103
4.2.1 Использование традиционной модели в рамках исследовательской
миссии к астероиду ............................................................................................. 105
4.2.2 Использование уточнённой модели гравитационного поля
астероида 433 Эрос в виде суперпозиции двух массовых точек.................... 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 116
Список литературы ........................................................................................... 118
Приложение А ................................................................................................... 130
Приложение Б.................................................................................................... 131
