ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ НАНОСПУТНИКА В ГРАВИМАГНИТНОМ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

© Х.Ж.Карчаев, С.В.Иванов, Б.Т.Суйменбаев, Л.А.Алексеева, Ж.Б.Суйменбаева, С.Р.Гусейнов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2016 г.

Приводятся результаты математического моделирования в системе Matlab Simulink динамики наноспутника в гравимагнитном поле Земли на основе модели абсолютно твердого тела, которое разделяется на два основных этапа: моделирование механики поступательного движения центра масс наноспутника в гравитационном поле и собственного вращательного движения вокруг его центра масс с учетом воздействия гравитационных и магнитных сил и намагниченности самого спутника. Разработан имитатор орбитальной среды, описаны его составные блоки. На основе разработанной модели проведены многовариантные расчеты орбитального движения наноспутника с расчетными физико-механическими параметрами, близкими к параметрам научно-образовательного наноспутника, разрабатываемого на стендовой базе центра управления полетами Казахского национального исследовательского технического университета им. К.И. Сатпаева. Приведены результаты расчетов движения спутника вокруг центра на экваториальной эллиптической орбите и действующих на него сил и моментов.

Разработанный программный комплекс позволяет моделировать орбитальное движение спутников вокруг центра масс на различных околоземных орбитах. Угол наклона орбиты к экватору, как и параметры орбиты, определяются начальной скоростью и начальным положением его центра масс. Характер вращения зависит от начальных угловых скоростей спутника и его положения на орбите. Варьирование этих параметров позволяет моделировать орбитальные движения наноспутника с учетом их физико-механических свойств (массы, тензора инерции, свойств его намагничевания и наличия магнитных систем).

Как известно, помимо гравитационного и магнитного воздействия на его движение, на низких орбитах следует учитывать и аэродинамическое сопротивление, и аэродинамический момент, влияющий на его вращение. На высоких орбитах существенной, в сравнении с другими силами, является сила светового давления и создаваемый ею вращательный момент. Подключение к вышеприведенной блок-схеме имитатора орбитальной среды модульных блоков расчета таких сил и моментов позволяет сравнительно легко строить усложненные модели, более точно моделирующие орбитальное движение космических аппаратов.

Программное движение наноспутника на орбите связано с его назначением. Для его реализации на основе данной модели в этой же системе разрабатывается программный комплекс системы управления ориентацией наноспутника на орбите с использованием бортовых магнитных систем, отработка которой проводиться на стендовой базе относительного движения и отработки бортовых систем ориентации стабилизации наноспутников.