ПОСТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТРАЕКТОРИИ УВОДА ОБЪЕКТОВ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА ИЗ ЗАЩИЩАЕМОЙ ОБЛАСТИ ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ ОРБИТЫ

ПОСТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТРАЕКТОРИИ УВОДА ОБЪЕКТОВ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА ИЗ ЗАЩИЩАЕМОЙ ОБЛАСТИ ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ ОРБИТЫ

© А.П.Дублева, И.В.Усовик
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2018 г.

устройства, которые должны обеспечить увод объектов космического мусора (ОКМ) из защищаемых областей околоземного космического пространства на орбиты захоронения. Для решения задачи увода объектов из окрестности геостационарной орбиты (ГСО) предлагается использовать эффективный метод бесконтактного воздействия на ОКМ, основанный на передаче импульса ионным пучком, инжектируемым с борта сервисного космического аппарата (СКА). Производя воздействие на достаточно крупный ОКМ (массой порядка единиц тонн) силой в пределах десятков миллиньютон, можно увести его из области ГСО на орбиту захоронения (выше ГСО на 200 км) за время в пределах десятков суток [1, 2].

Рассматривается задача поиска ОКМ, которые необходимо увести с ГСО, и построения оптимальной траектории их облёта и увода.

На космические объекты, которые потенциально рассматриваются для увода, накладываются следующие ограничения:

– по параметрам орбиты: радиус орбиты ОКМ должен быть в пределах ± 200 км радиуса геостационарной орбиты – 35786 км, наклонение орбиты не более 15º;

– по технологическому состоянию ОКМ: объекты, которые уже невозможно восстановить или повторно эксплуатировать;

– по запустившему ОКМ государству: зарегистрированные за РФ (СССР).

Оптимальность траектории определяется суммарным значением одного из критериев, описывающих уведённые с орбиты ОКМ, тем самым обозначая «полезность» и эффективность проведения всей операции:

1. Массогабаритные характеристики ОКМ.

2. «Опасность» ОКМ для других объектов в области ГСО.

3. Обобщенный критерий.

Задачу построения оптимальной траектории облёта ОКМ можно представить как «задачу коммивояжёра», и, следовательно, применить к её решению те же методы и алгоритмы.

Для решения поставленной задачи применяются три метода: метод «имитации отжига», «жадный алгоритм» и полный перебор. Приведены результаты применения этих методов, сравнение их эффективности и функциональности для решения подобных задач, а также оптимальная траектория облёта и увода конкретных ОКМ, находящихся в защищаемой области геостационарной орбиты.

Литература

1. Логинов С.С, Усовик И.В., Яковлев М.В. и др. Бесконтактный увод объектов космического мусора из защищаемой области геостационарной орбиты // Космонавтика и ракетостроение. 2017. № 5 (98). С. 28-36.

2. V. Balashov, M. Cherkasova, K. Kruglov, A. Kudriavtsev, P. Masherov, A. Mogulkin, V. Obukhov, V. Riaby, V. Svotina. Radio frequency source of a weakly expanding wedge-shaped xenon ion beam for contactless removal of large-sized space debris objects // ReviewofScientificInstruments 88, 083304 (2017); doi: 10.1063/1.4998247.