Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2021
Идентификатор DOI: 10.26732/j.st.2021.1.03
Ключевые слова: Spinning tether system, jet engine, artificial gravity, interplanetary flight, вращающаяся тросовая система, реактивный двигатель, искусственная гравитация, межпланетный перелет
Аннотация: Рассматривается анализ динамики и управление движением вращающейся тросовой системы для межпланетной миссии на Марс. Космическая система состоит из двух космических аппаратов, соединенных тросом и имеющих реактивные двигатели для управления ее движением. Последовательно анализируется движение тросовой системы в сфере действия ЗемлиПоказать полностью, на межпланетном участке и в сфере действия Марса. На околоземной орбите рассматривается перевод системы во вращение с помощью реактивных двигателей, установленных на концевых космических аппаратах. Вращение системы используется для создания искусственной гравитации во время межпланетного перелета. Тросовая система вращается в плоскости, перпендикулярной плоскости орбитального движения центра масс системы. Для описания пространственного движения системы используется математическая модель, в которой трос представляется в виде совокупности материальных точек, соединенных вязкоупругими односторонними механическими связями. Космические аппараты рассматриваются как материальные точки. Уровень гравитации и вращение тросовой системы контролируется с помощью реактивных двигателей. Предлагается структура регулятора для управления угловой скоростью вращения тросовой системы. Приводятся результаты моделирования, подтверждающие эффективность предлагаемого алгоритма управления, обеспечивающего заданный уровень искусственной гравитации для рассматриваемой межпланетной миссии. The dynamic analysis and motion control of a spinning tether system for an interplanetary mission to Mars is considered. The space system consists of two spacecraft connected by a tether with thrusts to control its movement. The movements of the tether system in the sphere of action of the Earth, on the interplanetary trajectory and in the sphere of action of Mars are consistently analyzed. In near-Earth orbit, the transfer of the system into rotation with the help of jet engines installed on the end spacecrafts is considered. The spin of the system is used to create artificial gravity during the interplanetary flight. The tether system spins in the plane perpendicular to the plane of the orbital motion of the center of mass of the system. To describe spatial motion of the system, a mathematical model is used, in which the tether is represented as a set of material points with viscoelastic unilateral mechanical connections. When calculating the movement of the system, an approach based on the method of spheres of action is used. Spacecrafts are considered as material points. The level of gravity and spin of tether system is controlled by thrusters. The structure of the controller for controlling the angular speed of rotation of the tether system is proposed. The simulation results are presented to confirm the effectiveness of the proposed control algorithm, which provides a given level of artificial gravity for th e interplanetary mission under consideration.
Журнал: Космические аппараты и технологии
Выпуск журнала: Т. 5, № 1
Номера страниц: 27-34
ISSN журнала: 26187957
Место издания: Железногорск
Издатель: Технологическая платформа "Национальная информационная спутниковая система"