Программный комплекс для управления спутниками в окололунном пространстве разработали в Самарском университете им. Королёва — участнике национального проекта «Наука и университеты». Как сообщает пресс-служба вуза, изобретение пригодится в перспективе для обеспечения полноценной работы будущей Лунной космической станции и создания на Луне различных спутниковых систем.
Автор разработки — китайский специалист Ду Чунжуй — окончил аспирантуру и в этом году успешно защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук в Самарском университете.
«В настоящее время многими странами разрабатывается концепция лунной космической станции — ЛКС. Такая станция может использоваться в качестве базовой платформы для исследования Луны, других планет, а также для изучения проблем, которые могут возникать при долгосрочных полетах человека в дальний космос. Для работы станции и проведения исследовательских миссий на самой Луне, безусловно, потребуются обслуживающие космические аппараты — спутники, которые будут выполнять задачи связи, разведки, мониторинга и навигации», — рассказал Ду Чунжуй.
По его словам, программа позволит эффективно управлять движением таких аппаратов в окололунном пространстве, рассчитывая оптимальные варианты их перемещения между различными орбитами.
«Методики выбора управления, разработанные мною совместно с моим научным руководителем, уменьшат необходимость в дополнительных запусках электроракетных двигателей для коррекции орбиты, а это значит, что запасов топлива на борту космических аппаратов будет хватать на более продолжительную эксплуатацию аппаратов и время активной работы спутниковой системы увеличится», — пояснил ученый.
Он добавил, что с помощью программы можно будет быстро менять рабочие орбиты спутников в зависимости от возникающих задач — например, если возникнет необходимость срочно обследовать какой-то район Луны, который ранее не входил в зону покрытия того или иного спутника, или же понадобится обеспечить этот район устойчивой связью перед отправкой туда экспедиции.
Программа автоматически рассчитывает параметры закона управления для перемещения космических аппаратов, учитывая множество данных — массу спутника, траекторию движения, вид текущей и будущей орбиты, гравитационное влияние Луны и Земли и т. д. Типы орбит, которые можно выбрать и рассчитать, самые разные — начиная от простой эллиптической и заканчивая орбитой, напоминающей движение крыльев бабочки.
Как объясняют в Самарском университете, важная научная и практическая новизна проекта в том, что программа рассчитывает полеты спутников не вокруг Луны, а около нее — в окололунном пространстве, вокруг так называемых точек Лагранжа, или точек либрации. В этих особых точках космического пространства различные физические силы так компенсируют взаимное воздействие друг на друга, что небольшой объект, очутившийся в такой точке, оказывается как бы в гравитационной «невесомости» или гравитационном равновесии — его не притягивает, не влечет ни к одному из двух массивных вращающихся небесных тел.
Ученые считают: если по орбитам вокруг этих точек запустить космические аппараты, то траектории их движения будут весьма устойчивыми.
Программа рассчитывает орбиты для двух точек, наиболее важных при будущем освоении Луны — это точки с лаконичными названиями L1 и L2 в системе Земля — Луна. Точка L1 находится между Землей и Луной. Большинство космических исследователей считают ее идеальным местом для размещения Лунной космической станции. Точка L2 расположена за обратной стороной Луны, и на орбитах вокруг этой точки можно разместить спутники, которые будут помогать осваивать эту невидимую с Земли часть Луны.
«Раньше никто не делал подобных программ для расчета перемещений между различными орбитами вокруг точек Лагранжа, в этом главная новизна данного проекта. Дело в том, что орбиты вокруг точек Лагранжа гораздо более устойчивы, стабильны и надежны, и для размещения спутниковых группировок в окололунном пространстве лучше использовать их, чем нестабильные орбиты вокруг Луны. Причина в гравитационных аномалиях Луны — геометрически она так сильно отличается от симметричной сферической формы, что орбитальное движение на низких окололунных орбитах является нестабильным. У спутника, летающего вокруг Луны, траектория движения будет постоянно искажаться, придется то и дело включать двигатели, чтобы скорректировать орбиту, то есть, топливо и срок работы такого спутника закончатся гораздо быстрее, чем, скажем, у его околоземного "коллеги"», — отметила научный руководитель Ду Чунжуя, заведующая кафедрой динамики полета и систем управления Самарского университета им. Королёва Ольга Старинова.
По ее словам, стабильные орбиты вокруг точек Лагранжа лишены таких недостатков, и в будущем нас, возможно, ожидает соперничество за использование орбит у этих точек как важных локаций космического пространства.
