МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В ВИРТУАЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

© А.И.Шуров, Д.Ю.Щербинин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2012 г.

Пилотируемые космические полеты выполняются уже более пятидесяти лет. За этот период космические средства претерпели существенные изменения, вызванные эволюцией ракетно-космической техники. По мере изменения задач, решаемых в околоземном космическом пространстве, изменялись и траектории движения пилотируемых космических аппаратов (ПКА).

Траектории кораблей серии «Восток» имели наклонение 64,9о и практически одинаковые высоты в апогее и перигее. Известно, что превышающее расчетное значение высоты в апогее для первого пилотируемого полета было получено в результате нештатной ситуации. Кроме того, корабли серии «Восток» не имели специальной аппаратуры для наблюдения Земли и звезд. Траектории станций «Салют» и МКС имеют существенные различия.

Сегодня можно говорить о целесообразности ретроспективного анализа данных траекторного движения ПКА. Данное направление исследований является актуальным в историческом, научно-методическом и научно-популярном аспекте.

Представить результаты данных работ предлагается с помощью технологии виртуальной реальности, которая дает возможность визуализировать процессы любой сложности, в том числе и такие, которые невозможно наблюдать в обычной обстановке. Именно с такими процессами и явлениями приходится сталкиваться при решении задачи моделирования траекторий движения ПКА. Необходимо представить положение и траекторию движения ПКА в пространстве, реакцию на работу двигателей, полет при появлении нештатных ситуаций. Без хорошо развитого пространственно-образного мышления возникает вероятность ошибочного понимания закономерностей формирования орбиты. Основным компонентом данной технологии является система виртуальной реальности – интерактивная (вынуждающая пользователя к взаимодействию) интеллектуальная система, взаимодействующая с человеком на уровне его органов восприятия и позволяющая пользователю получать информацию об объекте в симулированной компьютером среде по своему усмотрению.

Околоземную орбиту характеризует ряд параметров: перигей и апогей, которые также определяют период обращения; наклонение (угол между плоскостью орбиты и плоскостью земного экватора); долгота восходящего узла, задающая «в какую сторону» (вокруг какой линии в плоскости экватора) наклонена орбита; аргумент перигея, указывающий, как повернута эллиптическая орбита в своей собственной плоскости. Перечисленные параметры являются исходными для визуализации орбит в виртуальном пространстве.

В перспективе предполагается визуализация как траекторий межорбитального маневрирования КА, так и наблюдаемого из кабины КА района земной поверхности с использованием оптических средств и без таковых.