Визуальное моделирование движения космического аппарата

Abstract

Одним из перспективных путей решения проблемы засоренности низких околоземных орбит представляется создание спутника, тормозящего крупные фрагменты мусора при помощи пучка ионов. Разработка модели динамики подобного спутника ведется в рамках проекта LEOSWEEP 7-й Рамочной Программы ЕС. Особенность реализации этой модели заключается в использовании средств визуального моделирования. Целью настоящей работы является создание модели орбитального и углового движения спутника и анализ проблем, возникающих при ее разработке средствами визуального моделирования. Разработана модель движения спутника с учетом возмущений, вызванных нецентральностью гравитационного поля Земли, притяжением Солнца и Луны, сопротивлением атмосферы и давлением солнечного излучения. Предложен подход к верификации подобных моделей. Выявлены трудности в реализации моделей возмущений в рамках визуального подхода к моделированию, и показаны пути преодоления этих трудностей.

Одним з перспективних шляхів вирішення проблеми засміченості низьких навколоземних орбіт вважається створення супутника, який буде гальмувати великі фрагменти сміття за допомогою пучка іонів. Розробка моделі динаміки такого супутника ведеться в рамках проекту LEOSWEEP 7-ї Рамкової Програми ЄС. Особливість реалізації цієї моделі полягає у використанні засобів візуального моделювання. Метою роботи є створення моделі орбітального і кутового руху супутника і аналіз проблем, що виникають при її розробці засобами візуального моделювання. Розроблено модель руху супутника з урахуванням збурень, що викликані відхиленням гравітаційного поля Землі від центрального, тяжінням Сонця і Місяця, опором атмосфери і тиском сонячного випромінювання. Запропоновано підхід до верифікації подібних моделей. Виявлено труднощі в реалізації моделей збурень в рамках візуального підходу до моделювання, та показано шляхи подолання цих труднощів.

The development of the satellite decelerating large space debris objects by the ion beam shepherd is one of advanced ways for resolving the problem of low earth orbits debris. The development of a dynamic model of a similar satellite is conducted for the EU funded FP7 LEOSWEEP project. A special feature of this model is to use tools for visual modelling. The work objective is to create a model of the orbital and angular satellite motion and analyze the problems associated with its development by tools for visual modelling. The model of the satellite motion is developed considering disturbances due to earth’s non-central gravitational field, earth and lunar gravity, resistance due to atmosphere and solar radiation pressure. The approach to verification of similar models is proposed. Difficulties associated with visual modelling for realization of disturbance models and ways for obviating those difficulties are examined.