Ученые вывели законы управления космической вращающейся тросовой системой

МОСКВА, 12 дек — РИА Новости. Математическую модель, позволяющую эффективно управлять группой спутников, соединенных между собой тросами, создал исследователь Самарского университета в составе международного научного коллектива. По словам авторов, модель позволяет эффективно управлять связкой космических аппаратов. Результаты опубликованы в Acta Astronautica.

Вращающаяся космическая тросовая система — это связка двух космических аппаратов, которая находится в режиме вращения как "космическая праща", при этом ее центр масс движется по заданной орбите. Обычно она состоит из большого основного спутника и маленького субспутника, связанных тонким прочным тросом длиной в десятки километров, рассказали в Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.П. Королева (Самарский университет).

Вращающиеся тросовые системы в космосе позволяют выполнять задачи, которые невозможно, нецелесообразно или неэкономично решать с помощью существующих средств космической техники. Их используют, в частности, для создания искусственной тяжести, формирования группировок спутников, выведения спутников на орбиты. В последнее время большое внимание уделяется возможности применения тросовых систем в качестве "санитаров космоса" — для очистки орбит от космического мусора.

Доцент кафедры динамики полета и систем управления Самарского университета Павел Фадеенков совместно с китайскими коллегами под руководством профессора института автоматики Северо-Западного политехнического университета города Сиань (КНР) Ван Чанцина создал математическую модель, которая позволяет построить систему управления двигателями малой тяги космических аппаратов для поворота плоскости вращения тросовой системы на значительные углы.

© Фото из личного архива Павла Фадеенкова

Руководитель научного коллектива, профессор института автоматики Северо-Западного политехнического университета города Сиань (КНР) Ван Чанцин и Павел Фадеенков обсуждают с китайскими студентами работу стенда для отработки процесса отделения спутника на тросе в китайском отделении совместной российско-китайской лаборатории тросовых систем

По словам исследователей, на основе формализма Лагранжа они получили уравнения движения во вращающейся системе координат.

«

"Главное преимущество в том, что новая модель позволила получить законы управления электрическими двигателями в аналитическом виде, чтобы перевести систему во вращение и парировать различные возмущения. Это позволит быстрее создать реальную космическую систему", — отметил Фадеенков.

Он добавил, что было исследовано движение связки спутников массами 1600 и 60 килограммов с тросом длиной 3 километра, находящуюся на высоте 500 километров. Плоскость вращения связки можно изменить на 90 градусов при помощи электроракетных двигателей с максимальной тягой в 2 ньютона. Ученые установили, что система управления может обеспечить точность по ориентации менее одной тысячной доли радиана (менее 0,05 градуса).

Применение математической модели открывает возможности исследования большого числа задач, связанных с пространственным вращательным движением различных тел, рассказали в вузе.

В дальнейшем ученые планируют разработать реальную космическую систему, которая позволит удалять космический мусор с орбиты в нужном направлении.