Тененбаум Степан Михайлович

В работе предложен проект автоматической межпланетной станции для изучения Солнца с малого расстояния (около 4 млн. км). Отличительной особенностью проекта является использование электроракетной двигательной установки для перелёта с низкой околоземной орбиты на рабочую гелиоцентрическую. Проведены проектные баллистические расчёты, определены предварительные массовые характеристики станции, разработана проектная компоновка. Полученные результаты подтвердили техническую реализуемость проекта и эффективность применения электроракетной двигательной установки. Актуальность данной работы подтверждается рядом проектов космических агентств мира по созданию АМС для исследования Солнца с близкого расстояния. Научная новизна работы состоит в решении задачи оптимизации траектории перелёта с малой тягой в целях снижения затрат рабочего тела.

В работе представлена математическая модель, позволяющая моделировать сматывание гибкой нити с катушки. В предложенной модели сохраняется реальная кинематика процесса сматывания, но при этом не решается задача контакта между нитью и катушкой, что приводит к значительному снижению «жёсткости» задачи. Модель имеет постоянную размерность, что упрощает вычислительный алгоритм. Отличительной особенностью предложенной модели является отсутствие необходимости обеспечения большого числа узлов на витке нити на катушке для обеспечения устойчивости и сходимости. Предложенная модель тестируется на упрощённой задаче развёртывания роторного солнечного паруса типа "Гелиоротор". В результате моделирования показано что движение лопасти солнечного паруса в поперечном направлении практически не зависит от параметров математической модели, т.е. модель сходится.

При развёртывании роторного солнечного паруса может потребоваться увеличить его угловую скорость (осуществить «дораскручивание»). Для этого к конструкции необходимо приложить момент сил (момент дораскручивания). Ввиду малой жёсткости бескаркасной конструкции это может привести к значительным перемещениям лопастей паруса относительно жёсткой части космического аппарата, вплоть до их наматывания на аппарат. В данной работе предложена математическая модель с двумя степенями свободы, позволяющая оценить динамику космического аппарата с роторным двухлопастным солнечным парусом при действии внешнего раскручивающего момента. Модель основана на уравнениях движения двухзвенного маятника в нелинейной постановке (первый маятник моделирует жёсткую часть космического аппарата, а второй – лопасти солнечного паруса). Модель позволяет определить допустимый момент исходя из ограничения на угол отклонения лопастей от стационарного положения. Разработано программное обеспечение для проведения расчётов; проанализировано влияние проектных параметров и характера приложения нагрузки (внезапность) на допустимый момент дораскручивания.