ЗБЛИЖЕННЯ РАКЕТИ-НОСІЯ ЗІ СПОСТЕРЕЖУВАНИМИ ОБ’ЄКТАМИ КОСМІЧНОГО СМІТТЯ В ПРОЦЕСІ ВИВЕДЕННЯ НА ОРБІТИ З ВИСОКИМ НАХИЛЕННЯМ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine16.06.046Ключові слова:
ракета-носій, спостережуване космічне сміття, сумісний рух, модель.Анотація
Вступ. Постійне збільшення кількості космічного сміття становить суттєву загрозу польотам супутників на навколоземних орбітах, починаючи з дільниці їхнього виведення ракетою-носієм.
Проблематика. Проєктування та створення сучасних методів захисту від впливу космічного сміття потребує знання статистичних характеристик розподілу кінематичних параметрів сумісного руху ракети-носія, яка виводить супутник, і сукупності об’єктів космічного сміття в межах її траєкторії.
Мета. Розробка математичної моделі зближення ракети-носія з сукупністю спостережуваних об’єктів космічного
сміття в процесі виведення супутника на навколоземні орбіти висотою до 2100 км та нахиленням від 45 до 90°.
Матеріали і методи. Використано методи аналізу, синтезу, порівняння, імітаційного моделювання, а також статистичну обробку результатів, апроксимацію, кореляційний аналіз, метод найменших квадратів.
Результати. Досліджено сумісний рух ракети-носія і сукупності об’єктів космічного сміття. Отримано розподіли
відносної відстані, відносної швидкості, кута зустрічі та моментів часу зближення ракети-носія з сукупністю спостережуваних об’єктів космічного сміття на відносну відстань менше 5 км. Визначено залежність середньої концентрації
зближень від нахилення цільової орбіти та розподілу космічного сміття по середній висоті орбіти. Встановлено залежність середньої ймовірності зближень в запуску від нахилення цільової орбіти, кількості об’єктів космічного сміття і відносної відстані зближення.
Висновки. Отриману математичну модель зближення ракети-носія з сукупністю спостережуваного космічного
сміття може бути використано в задачі проєктування засобів очищення навколоземного космічного простору, а також
в процесі проєктування систем захисту сучасних ракет-носіїв, що виводять супутники, від впливу космічного сміття.
Крім того, результати дослідження можна застосовувати й для оцінки впливу неспостережуваних об’єктів космічного сміття на політ ракети-носія.
Посилання
Veniaminov, S. S. (2013). Space debris is a threat to humanity. Moscow [in Russian].
Dron’, M., Golubek, A., Dubovik, L., Dreus, A., Heti, K. (2019). Analysis of ballistic aspects in the combined method for
removing space objects from the near-earth orbits. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2/5(98), 49—54.
doi: 10.15587/1729-4061.2019.161778.
Alpatov, A. P., Paliy, O. S., Skorik, О. D. (2017). The development of structural design and the selection of design parameters of aerodynamic systems for de-orbiting upper-stage rocket launcher. Sci. innov., 13(4), 33—45. doi: 10.15407/
scin13.03.033.
Dron’, N. М., Dubovik, L. G., Golubek, A. V., Dreus, A. Yu., Yemets, V. V., Pashkov, A. V. (2019). Systems for the removal
of space objects from low earth orbits. Monograph. Dnipro [in Ukrainian].
Dron’, N. M., Horolsky, P. G., Dubovik, L. G. (2014). Ways of reduction of technogenic pollution of the near-earth space.
Scientific Bulletin of National Mining University, 3(141), 125—130 [in Russian].
Yemets, V., Harkness, P., Dron, M., Pashkov, A., Worrall, K., Middleton, M. (2018). Autophage engines: toward a throttleable solid motor. Journal of Spacecraft and Rockets, 55(4), 984—992. doi: 10.2514/1.A34153.
Golubek, A. V. (2018). Launch vehicle rendezvous with cataloged space objects during insertion into orbits with low
inclination. Proceedings of Higher Educational Institutions. Маchine Building, 2(695), 86—98 [in Russian]. doi: 10.18698/
-1044-2018-2-86-98.
Golubek, A. V. (2014). Investigation of mutual approaches of the launch vehicle in the active section of the trajectory
with space objects. Journal of rocket-space technology, 4(22), 26—35 [in Russian].
Golubek, A. V. (2015). The characteristics of the rendezvous of the launch vehicle with space objects in injection into
equatorial orbits analysis. Journal of rocket-space technology, 4(23), 32—41 [in Russian].
Golubek, A. V. (2016). The characteristics of the rendezvous of the launch vehicle with space objects in injection into
orbits with inclination 45 deg analysis. Journal of rocket-space technology, 4(24), 20—28 [in Russian].
GOST R 25645.167-2005. Space environment (natural and artificial). Model of spatial and time distribution for space
debris flux density in LEO. Moscow, 2005. [in Russian].
Nazarenko, A. I. (2013). Modeling of space debris. Moscow [in Russian].
Klinkrad, H. (2006). Space Debris — Models and Risk Analysis. Springer-Verlag.
Steel, D. Assessment of the Orbital Debris Collision Hazard for Low-Earth Orbit Satellites. URL: http://www.duncansteel.com/archives/1425 (Last accessed: 22.04.19).
Anz-Meador, P. (2000). GEO Evolve 1.0: A Long-Term Debris Evolution Model for the Geosynchronous Belt. Orbital
Debris. Quarterly News, 5-7. URL: http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/newsletter/pdfs/ODQNv5i4.pdf (Last accessed: 22.04.2019).
Patera, R. P. Patent of USA N 2004/0024527 A1. Vehicular trajectory collision conflict prediction method.
Firooz, A. A., Rongier, I., Wilde, P. D., Sgobba, T. (2013). Safety design for space operations. Elsevier Ltd.
Vittaldev, V. (2013). Collision probability for space objects using gaussian mixture models. Spaceflight mechanics,
(13—351), 1—20.
Serra, R., Arzelier, D., Joldes, M., Lasserre, J.-B., Rondepierre, A., Salvy, B. (2016). Fast and Accurate Computation of
Orbital Collision Probability for Short-Term Encounters. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 39(5), 1009 1021.
doi: 10.2514/1.G001353.
Shelton, C. T., Junkins, J. L. (2019). Probability of collision between space objects including model uncertainty. Acta
Astronautica, 155, 462—471. doi: 10.1016/j.actaastro.2018.11.051.
Alfano, S. (2006). Satellite Collision Probability Enhancements. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 29(3), 588—
doi: 10.2514/1.15523.
Labutkina, Т. V., Petrenko, A. N. (2013). A new aspect of modeling a multi-element system of orbital objects. Bulletin of
the National Technical University “KhPI”. A series of “Information and Modeling”, 19, 60—74 [in Russian].
Igdalov, I. M., Kuchma, L. D., Poliakov, N. V., Sheptun, Yu. D. (2013). Dynamic designing of rockets. Dynamic problems of
rockets and their space stages. Monograph. (Ed. S. N. Konyukhov). Dnipropetrovsk.
Adzhian, A. P., Akim, E. L., Alifanov, O. M., Andreev, A. N. (2012). Mechanical engineering encyclopedia. Т. IV-22: Aerospace technology. Book 1. Moscow [in Russian].
Sikharulidze, Yu. G. (2011). Ballistics and homing of flying vehicles. Moscow. [in Russian].
Alekseev, Yu. S., Balabey, Yu. E., Baryshnikova, Т. А. et. al. (2012). Design of control systems for objects of rocket and space
technology. Vol. 1. Design of control systems for launch vehicles: Textbook. (Eds. Yu. S. Alekseev, Yu. M. Zlatkin, V. S. Krivtsov,
A. S. Kulik, V. I. Chumachenko). Kharkov [in Russian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
