2 / 16
Keywords
:
sun-synchronous orbit, low-thrust engine, linear programming method,
optimal maintenance, interior-point algorithm.
Солнечно-синхронной орбитой (ССО) является орбита, обеспечи-
вающая равенство скорости прецессии плоскости орбиты и средней
угловой скорости годового движения Земли вокруг Солнца [1]. Орби-
та ССО интересна тем, что космический аппарат (КА) пролетает над
одной и той же широтой земной поверхности приблизительно в одно
и то же местное солнечное время. Таким образом, угол освещения
земной поверхности очень хорошо подходит для спутников дистан-
ционного зондирования Земли. Одна из особенностей ССО состоит в
том, что они имеют большое наклонение и обычно расположены на
небольших высотах. На низкой орбите из-за действия возмущающих
факторов, связанных с несферичностью Земли и атмосферным сопро-
тивлением, реальная траектория полета КА всегда будет отличаться от
расчетной ССО. Если отличия превышают допустимые отклонения,
значения которых определяются требованиями к траектории полета,
возникает необходимость коррекции соответствующих элементов ор-
биты.
Традиционное использование для коррекции орбиты химической
двигательной установки (ХДУ) приводит к значительным затратам
топлива. Одним из возможных путей решения этой проблемы является
использование электрических реактивных двигателей (ЭРД) сверхма-
лой тяги. Высокий удельный импульс тяги ЭРД позволяет существенно
сократить бортовые запасы топлива для поддержания орбиты и реали-
зовать длительные сроки активного существования (САС) КА. К со-
жалению, амплитуда самой тяги таких двигателей мала, что приводит
к увеличению числа витков, на которых исполняются корректирую-
щие импульсы, и продолжительности проведения каждой коррекции.
Поэтому в задачах поддержания орбиты КА с двигателями малой тяги
приходится учитывать ограничение на тягу двигателя и продолжитель-
ность его работы.
Вопросы, связанные с формированием и поддержанием ССО с по-
мощью ХДУ и ЭРДУ, изучались многими авторами, например, в рабо-
тах [1–7]. В [1] рассмотрена задача о коррекции параметров рабочей
ССО КА с ХДУ. В [2, 3] изложены задачи об оптимальной коррекции
движения КА, которые решаются с помощью метода линейного про-
граммирования. В [4] предложены оптимальный и квазиоптимальный
алгоритмы для линейной коррекции эллиптических орбит, базирую-
щиеся на методе линейного программирования. В [5] на основе мето-
да внутренних точек для решения задач линейного программирования
разработан численный метод расчета оптимальных продолжительных
маневров. В [6] предложены численно-аналитические алгоритмы для
расчета параметров маневров перехода малого КА с орбиты выведе-
ния на рабочую ССО и для расчета маневров поддержания параме-
тров такой орбиты в заданном диапазоне. В [7] все элементы орбиты
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 2 69