ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ ПОСАДКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ГРУНТЫ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ

© С.П.Буслаев
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2013 г.

При отработке посадки автоматических космических аппаратов (КА) на грунты небесных тел широкое применение находят математические модели, что обусловлено целым рядом причин:

– невозможностью полного воспроизведения реальных окружающих условий на Земле;

– отсутствием исчерпывающей информации о реальных окружающих условиях на небесном теле, на которое планируется совершить посадку;

– высокой стоимостью физических экспериментов при экспериментальной отработке посадки автоматических КА на Земле.

В наземных условиях проблематично воспроизвести реальное ускорение свободного падения, которое будет при посадке на Фобос, на астероиды, кометы и многие другие небесные тела. Большие проблемы могут также возникнуть при воспроизведении высокого атмосферного давления, имеющегося на Венере, при физическом моделировании физико-механических свойств внеземных грунтов.

Следует заметить, что в целом ряде случаев наши знания о реальных окружающих условиях на небесном теле, на которое планируется посадка, носят гипотетический характер. В связи с этим возникает необходимость воспроизведения на Земле нескольких вариантов гипотетических наборов условий внешней среды в районе посадки, что увеличивает сложности их наземной физической реализации.

Всё это приводит к высокой стоимости изготовления испытательных стендов для проведения физических, так называемых «бросковых испытаний» посадки автоматических КА на поверхность грунта. Содержание таких стендов, их эксплуатация, а также само проведение каждого физического эксперимента посадки КА сопровождается большими финансовыми затратами.

В связи с этим использование математических моделей посадки автоматических КА на внеземные грунты во многих случаях является единственным способом для комплексного моделирования всех условий окружающей среды в районе посадки. Такое моделирование представляет собой проведение вычислительных экспериментов, в которых имитируются окружающие условия. Адекватность математических моделей, их степень соответствия реальным физическим процессам обеспечивается применением соответствующих алгоритмов и калибровкой этих моделей в более простых и дешёвых физических экспериментах, специально предназначенных для этой цели.