Ученые из Самарского университета предложили новый, чрезвычайно эффективный подход к управлению космическими аппаратами. По их словам, найден телесный механизм самокоррекции траектории при сложных маневрах, который потенциально может позволить избежать нежелательных изменений курса и ненужных затрат на бензин. Результаты раскрываются в Международном журнале нелинейной механики.
космический корабль союзЛюбой объект в невесомости, в чистом виде, движется по орбите относительно ближайшего небесного тела, одновременно вращаясь вокруг своего собственного ядра массы. Для путешествия в космос необходимо построить траекторию аппарата так, чтобы она состояла из движений по нескольким орбитам внутри звездной системы, определили специалисты.
Существенное значение имеет расчет маневров, необходимых для пересечения протяженности. Для этого космический корабль запускает реактивный двигатель и получает импульс ускорения или торможения.
Ученые сообщают, что размер и ход этих импульсов преждевременно рассчитываются на Земле, однако на самом деле существуют распространенные ошибки на железнодорожных переездах, которые могут иметь смертельные последствия для устройства и всей миссии. Их частота и опасность увеличиваются с увеличением продолжительности полета, и для компенсации требуется дополнительное топливо.
Ученые из Самарского университета. Королева глубоко изучила физику межорбитальных маневров и предложила новый метод проектирования и управления космическими кораблями. По их словам, полученные результаты позволят более точно контролировать маневры, потреблять минимум газа и избегать отклонений от курса.
« Анализ динамики космического корабля позволяет прогнозировать отклонения и учитывать их при работе системы управления движением. Мы предлагаем проектировать аппараты таким образом, чтобы реактивная тяга направлялась по правильному пути за счет чисто инерционных свойств самого аппарата» , — рассказал Антон Дорошин, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Динамика и управление движением летательных аппаратов» в Самаре. Университет.
Принцип реактивного движения предполагает изменение массы системы за время выброса продуктов сгорания бензина, что определяет сложную динамику системы. По мнению ученых, отклонения происходят из-за того, что вектор тяги струи постоянно смещается от определенного направления за счет углового движения аппарата, в результате чего импульс «распыляется».
По мнению авторов, новая стратегия позволит досрочно обеспечить оптимальную конструкцию инерционной массы космического корабля. Благодаря правильному объединению топлива и других объектов во внутреннем объеме устройства можно обеспечить фокусировку векторов отклонения импульса по направлению движения без необходимости дополнительной коррекции.
« Прежде всего, наши результаты позволят минимизировать ошибки в импульсах торможения и ускорения, ориентируясь на направление вектора тяги двигателя. В нашем методе ось реактивного двигателя закручивается по спирали на пути к цели без принятия каких-либо мер управления, что сводит к минимуму вероятность выхода на неправильную орбиту », — отметил Дорошин.
На основе анализа и синтеза сложной динамики механических методов ученые намерены приступить к поиску новых методов повышения эффективности ракетно-космической техники.