Обеспечение заданной траектории движения спутника-инспектора в окрестности Международной космической станции

Алексеев А.В., Ефременкова В.В.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара

Ключевые слова: спутник-инспектор, облет, математическая модель, закон управления, Международная космическая станция, уравнения Клохесси-Уилтшира, траектория, двигательная установка.

Аннотация. Статья посвящена решению плоской задачи облета Международной космической станции спутником-инспектором, важным условием которой является обеспечение круговой траектории его движения. В ходе работы при помощи уравнений относительного орбитального движения, известных как уравнения Клохесси-Уилтшира, и классических уравнений движения точки по окружности построена математическая модель, позволяющая выдерживать постоянное расстояние между спутником и станцией. Для регулирования работы двигательной установки инспектора получен закон управления компонентами ее тяги в виде аналитических функций, который сохраняет скорость вращения спутника-инспектора вокруг станции неизменной. Проведенный вычислительный эксперимент подтверждает корректность предложенного метода и достоверность полученных теоретических заключений. В результате анализа динамики экспериментальных значений управляющих воздействий в процессе облета произведен подбор двигательной установки для заданных параметров движения спутника-инспектора, что позволило установить возможность практической реализации описанных режимов его движения с использованием существующих двигательных систем.

Ensuring the specified trajectory of the inspector satellite in the vicinity of the International Space Station

Alekseev A.V., Efremenkova V.V.

Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev, Samara

Keywords: inspector satellite, flyby, mathematical model, control law, International Space Station, Clohessy-Wiltshire equations, trajectory, propulsion system.

Abstract. The article is devoted to solving the planar problem of a flyby of the International Space Station by an inspection satellite, an important condition for which is to ensure a circular trajectory of the inspector. In the course of the work, using the equations of relative orbital motion, known as the Clohessy-Wiltshire equations, and the classical equations of motion of a point along a circle, a mathematical model was built that allows maintaining a constant distance between the satellite and the station. To regulate the operation of the inspector's propulsion system, a law was obtained for controlling the components of its thrust in the form of analytical functions, which keeps the speed of rotation of the inspector satellite around the station unchanged. The conducted computational experiment confirms the correctness of the proposed method and the reliability of the obtained theoretical conclusions. As a result of the analysis of the dynamics of the experimental values of the control actions during the flyby, the propulsion system was selected for the specified motion parameters of the satellite inspector, which made it possible to establish the possibility of practical implementation of the described modes of motion using existing propulsion systems.