Математики Санкт-Петербургского университета разработали комбинированный метод стабилизации космических спутников, основанный на суперпозиции — комбинации — двух управляющих моментов, каждый из которых порождается магнитным полем Земли. Результаты исследования опубликованы в Journal of Applied and Computational Mechanics.
Международная космическая станция © Роскосмос
Проблема стабилизации углового положения (угловой ориентации) искусственного спутника Земли (ИСЗ) — это одна из важнейших задач космодинамики, отрасли изучения динамики космических аппаратов. Чтобы искусственные спутники Земли могли корректно выполнять космические миссии, необходимо обеспечить точную программу вращательного движения относительно центра масс спутника. Этот вопрос тем или иным способом решается с самого начала космической эры — со времен запуска первого искусственного спутника 04.10.1957. Однако способы решения проблемы ориентации спутников постоянно совершенствуются, кроме того, ученые разрабатывают новые варианты.
«В данной работе для решения этой проблемы мы предлагаем электродинамический способ управления, основанный на одновременном использовании двух управляющих моментов. Каждый из них основывается на взаимодействии искусственного спутника с магнитным полем Земли», — объяснил профессор кафедры теоретической и прикладной механики СПбГУ Алексей Тихонов.
Управляющий момент в данном случае — это силовой фактор, оказывающий влияние на угловое движение спутника. Управляя им, можно изменять движение искусственного спутника относительно его центра масс. Например, известно, что стрелка компаса поворачивается под влиянием магнитного поля Земли — это и есть проявление момента магнитного взаимодействия. Если такую «стрелку компаса» жестко скрепить с искусственным спутником планеты, обладающим магнитным полем, то в этом поле будет поворачиваться не только стрелка, но и весь спутник, с которым она связана. Если при этом еще обеспечить возможность менять направление условной магнитной стрелки относительно спутника по заранее заданной программе, то можно обеспечить нужный режим углового движения искусственного космического тела в пространстве. Комбинирование этих методов позволяет добиться наибольшей эффективности.
Вместе с этим ученые СПбГУ предложили объединить два управляющих момента, связанных с магнитным полем Земли, в одной системе управления. Такое совмещение позволит получить качественно отличный результат, который можно будет применить на практике.
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ
