novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.23.555-559novtexmech-1259Research ArticleДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВDYNAMICS, BALLISTICS AND CONTROL OF AIRCRAFTЗадача сближения двух спутников на орбите методом численного моделированияThe Rendezvous Mission of Two in-Orbit Sattelites Using Numerical SimulationВеисиС.VeisiS.

аспирант

 Samara, 443086

veisi.saajjad@gmail.comЛюбимовВ. В.LyubimovV. V.

 д-р техн. наук, доц.

V. V. Lyubimov, Dr. of Tech. Sc., Associate Professor

  Samara, 443086

 

vlubimov@mail.ruСамарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. КоролеваРоссияSamara National Research UniversityRussian Federation2022091020222310555559Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20222022Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/1259

Рассматривается задача сближения двух космических аппаратов, находящихся на двух геоцентрических круговых орбитах. Целью сближения космических аппаратов может быть, например, дистанционная зарядка аккумулятора на пассивном космическом аппарате посредством передачи света на солнечные батареи этого аппарата. Высота орбиты пассивного космического аппарата 500 км и высота орбиты маневрирующего космического аппарата в первом рассмотренном случае равна 499,9 км. Задача решается при малом значении угла дальности (Δϑ = 0,01°) между векторами состояния космических аппаратов и при нескольких значениях высоты орбиты маневрирующего космического аппарата (r1 = 499,9; 499,8; 499,7 км). В качестве метода сближения космических аппаратов выбирается метод параллельного сближения с прямым догоном. При этом движение космических аппаратов рассматривается как невозмущенное и допускается, что плоскость сближения совпадает с плоскостью орбиты пассивного космического аппарата. В работе исследуются зависимости параметров сближения космических аппаратов от времени полета.

In this work, a rendezvous of two satellites is considered. The active satellite approaches the passive satellite for a remote partial recharge of the passive spacecraft’s dead battery. In the first case, the active and passive spacecraft are in geocentric circular orbits, having an altitude of 499.9 km and 500 km, respectively. It is assumed that the rendezvous is unperturbed and the rendezvous plane coincides with the plane of the passive satellite’s orbit. Close-range guidance starts as soon as the sensor on the active spacecraft recognizes the passive spacecraft. A method implementing the line of sight is used for the close-range guidance process. A mathematical model of the relative motion is formed and numerically solved to investigate the rendezvous parameters against time. For solving the model, different values of 499.9, 499.8, 499.7 km are considered as the initial orbit altitude of the active spacecraft, assuming that the angle between state vectors of the spacecraft has a small value of 0.01 degrees. The results show that the active spacecraft with an initial altitude of 499.7 km approaches the passive spacecraft to a distance of 80 meters in less than 50 seconds, where a final velocity impulse is needed to maintain this distance.

управление космических аппаратовнавигация космических аппаратовпроблема встречисближениекруговая орбитаspacecraft controlspacecraft navigationrendezvous missionrendezvouscircular orbitReferencesСтаринова О. Л., Сомов Е. И., Бутырин С. А. Управление движением космического робота при выведении и сближении с геостационарным спутником // Навигация и управление движением. 2020. С. 107—108.Starinova O. L., Somov Y. I., Butyrin S. A. Motion control of a space robot during the launch and approach to a geostationary sattelite, Navigation and motion control, 2020, pp. 107—108 (in Russian).Орловский И. В., Михайлов М. В., Рожков С. Н., Аванесов Г. А., Жуков Б. С. Сближение и причаливание космических аппаратов по измерениям аппаратуры спутниковой навигации, совмещенной с оптической подсистемой причаливания // Космическая техника и технологии. 2021. Т. 33, № 2. С. 88—97.Orlovskiy I. V., Mikhailov M. V., Rozhkov S. N., Avanesov G. A., Zhukov B. S. Spacecraft rendezvous and docking using measurements from satellite navigation equipment combined with the optical subsystem for final approach, Space engineering and technology, 2021, vol. 33, no. 2, pp. 88—97 (in Russian).Дубанов А. А. Моделирование траектории преследователя в пространстве при методе параллельного сближения // Программные системы и вычислительные методы. 2021. № 2. С. 1—10.Dubanov A. A. Modeling of the interceptor’s trajectory in the space using the parallel approach method, Software systems and computational methods, 2021, no. 2, pp. 1—10 (in Russian).Chen T., Xu S. Double line-of-sight measuring relative navigation for spacecraft autonomous rendezvous // Acta Astronautica. 2010. Vol. 67, Iss. 1—2. P. 122—134.Chen T., Xu S. Double line-of-sight measuring relative navigation for spacecraft autonomous rendezvous. Acta Astronautica, 2010, vol. 67, iss. 1—2, pp. 122—134.Li P., Zhu Z. H. Line-of-sight nonlinear model predictive control for autonomous rendezvous in elliptical orbit // Aerospace Science and Technology. 2017. Vol. 69. P. 236—243.Li P., Zhu Z. H. Line-of-sight nonlinear model predictive control for autonomous rendezvous in elliptical orbit, Aerospace Science and Technology, 2017, vol. 69, pp. 236—243.Alpern S. Line-of-sight rendezvous // European journal of operational research. 2008. Vol. 188, N. 3. P. 865—883.Alpern S. Line-of-sight rendezvous, European journal of operational research, 2008, vol. 188, no. 3, pp. 865—883.Hematulin W., Kamsing P., Torteeka P., Somjit T., Phisannupawong T., Jarawan T. Multiple-Unmanned Air Vehicle Trajectory Optimization during Close-Approach Boundary based on Line-of-Sight Technique // Innovation Aviation & Aerospace Industry — International Conference. 2021. P. 1—4.Hematulin W., Kamsing P., Torteeka P., Somjit T., Phisannupawong T., Jarawan T. Multiple-Unmanned Air Vehicle Trajectory Optimization during Close-Approach Boundary based on Line-of-Sight Technique, Innovation Aviation & Aerospace Industry — International Conference, 2021, pp. 1—4.Darling D. The complete book of spaceflight: From Apollo 1 to zero gravity. Hoboken: John Wiley & Sons, 2003.Darling D. The complete book of spaceflight: From Apollo 1 to zero gravity, Hoboken, John Wiley & Sons, 2003.Иванов Н. М., Лысенко Л. Н. Баллистика и навигация космических аппаратов: учебник для вузов. М.: МГТУ им. Баумана, 2016. 523 с.Ivanov N. M., Lysenko L. N. Ballistics and Navigation of spacecraft: a book for university students, Moscow, Publishing house of BMSTU, 2016, 523 p. (in Russian)Noton M. Spacecraft navigation and guidance. Springer science and business media, 2012.Noton M. Spacecraft navigation and guidance, Springer science and business media, 2012.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.