Оптимальное управление космическим аппаратом на участке предварительного аэродинамического торможения при выведении на орбиту искусственного спутника Марса

Исследована задача оптимального управления движением космического аппарата при применении комбинированной схемы его выведения на орбиту искусственного спутника Марса. В качестве основных критериев оптимальности использованы максимум скорости вылета космического аппарата из атмосферы и максимум ширины коридора входа аппарата в атмосферу. Разработаны аналитический метод и алгоритм ускоренного расчета квазиоптимальных траекторий выведения аппаратов на спутниковые орбиты. Полученные данные использованы в качестве первого приближения при решении задач оптимального управления космическим аппаратом в общей постановке. Анализ численных материалов показал принципиальную возможность реализации предложенной комбинированной схемы выведения при использовании космического аппарата с аэродинамическим качеством более 0,3. Полученные результаты имеют практическое значение и могут быть использованы при исследовании конкретных миссий дальнего космоса.

Литература

[1] Горшков Л.А. Полет человека на Марс // Наука и жизнь. 2007. №7. С. 4-12.

[2] Jonathan Amos. Europe’s Mars plans move forward. BBC News. 12.10.2009.

[3] Peter B. de Selding. ESA Halts Work on Exo Mars Orbiter and Rover. Space News. 20.04.2011.

[4] Челноков Ю.Н. Применение кватернионов в задачах оптимального управления движением центра масс космического аппарата в ньютоновском гравитационном поле // Космические исследования. 2003. № 4. Т. 32. С. 83-91.

[5] Иванов Н.М., Мартынов А.И. Движение космических летательных аппаратов в атмосферах планет. М.: Наука, 1985. 384 с.

[6] Синявская Ю.А., Корнилов В.А. Иерархическая оптимизация в задачах проектирования систем автоматического управления // Труды МАИ. 2011. № 44.

[7] Сапрыкин О.А., Соболевский В.Г. Баллистический анализ вариантов посадки космических аппаратов в заданном районе // Космонавтика и ракетостроение. 2013. № 3 (72). С. 78-86.

[8] Okhotsimsky D.E., Golubiev Y.F., Sikharulidze Y.G. Mars orbiter insertion by use of atmospheric deceleration // Acta Astronautica. 1978. Vol. 5. No. 9/10.

[9] Матюшин М.М., Соколов Н.Л., Овечко В.М. Совершенствование методологии оптимального управления космическими аппаратами дальнего космоса // Актуальные проблемы российской космонавтики. Материалы XXXIX академических чтений по космонавтике. Москва, январь 2015. С. 297-298.

[10] Иванов В.М., Лобачев В.И., Соколов Н.Л.Управление космическим аппаратом баллистического типа при спуске с орбиты в заданную область поверхности Земли // Фундаментальные исследования. 2014. № 8. Ч. 3. С. 577-582.

[11] Hiltz A.A., Florense D.E., Low D.L. Selection, development and characterization of a thermal protection system for a Mars entry vehicle // AIAA Paper. 1968. No. 304.

[12] Ярошевский В.А. Приближенный расчет траектории входа в атмосферу. Ч. I, II // Космические исследования. Изд. АН СССР. 1964. Т. 2. Вып. 4, 5. С. 15-21.

[13] Griffin J.W., Vinh N.X. Three-dimensional optimal maneuvers of hyper velocity vehicles // AIAA. 1971.

[14] Чепмен Д.Р. Приближенный аналитический метод исследования входа тел в атмосферы планет. М.: ИЛ, 1962. 298 с.

[15] Иванов Н.М., Мартынов А.И. Управление движением космического аппарата в атмосфере Марса. М.: Наука, 1977. 134 с.

[16] Данченко О.М. Математическая модель плотности атмосферы Марса // Труды МАИ. 2012. № 50. С. 10.

[17] Мороз В.И.Рабочая модель атмосферы и поверхности Марса // Препринт ИКИ. 1975. Вып. 240. 241 с.

[18] Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969. 384 с.

[19] Летов А.М. Динамика полета и управления. М.: Наука, 1969. 360 с.