Под руководством профессора кафедры теоретической механики Владимира Асланова она провела моделирование орбит и рассчитала начальные скорости космического зонда, позволяющие как можно дольше оставаться на орбите Фобоса. Полученные данные ученые планируют использовать при проектировании миссий по изучению спутников Марса и других небесных тел.
«Изучение Фобоса с помощью космических аппаратов представляет собой достаточно сложную задачу из-за особенностей этого марсианского спутника — у него очень маленькая плотность, поэтому обычные кеплеровские орбиты, на которых работают космические аппараты вокруг Земли или Луны, в случае с Фобосом использовать не получится, необходимо рассматривать движение по квазиспутниковым орбитам», — рассказала Анастасия Романенко.
Форма Фобоса напоминает огромную картофелину. По предположениям исследователей, внутри он пористый, причем пористый неравномерно, поэтому и гравитационное поле у него не только маленькое, но и неравномерное. Для работы со столь малоизученным объектом студентка предложила использовать квазиспутниковые орбиты — это особые траектории, проходящие вне сферы основного гравитационного влияния малого небесного тела, и при этом подверженные воздействию гравитации со стороны более крупного и далекого небесного тела.
Объекты, движущиеся по квазиспутниковым орбитам, ведут себя почти как спутники. Такие орбиты имеют форму вытянутого эллипса. В начале XXI века астрономы обнаружили, что у Земли, Венеры, Юпитера и Нептуна имеются квазиспутники.
«С точки зрения астродинамики, квазиспутниковые орбиты могут быть у многих космических тел, в том числе, например, и у Луны. Но в подавляющем большинстве случаев, для таких объектов как Луна, их использование, в рамках известных на сегодняшний день задач космонавтики, не имеет большого практического смысла — все актуальные задачи решаются с помощью традиционных кеплеровских орбит. Однако исследования Фобоса и других подобных ему тел необходимо проводить с помощью квазиспутниковых орбит», — отметила Анастасия Романенко.
По ее словам, в исследовании рассматривались квазиспутниковые орбиты высотой около 22 км. Такие орбиты подходят, например, для мониторинга поверхности Фобоса или доставки на марсианский спутник автоматической исследовательской станции. С учетом высоты орбиты удалось найти диапазон начальных скоростей, необходимых для того, чтобы космический аппарат находился на орбите как можно дольше, не падая при этом на Фобос и не улетая к Марсу.
«Путем компьютерного моделирования найден диапазон начальных скоростей космического аппарата, при которых квазиспутниковая орбита будет оставаться неизменной в течение длительного периода времени. Именно такие стабильные орбиты можно использовать, например, для мониторинга поверхности Фобоса, в том числе и при развертывании тросовой системы с закрепленной на ней полезной нагрузкой, которую требуется максимально безопасно опустить на Фобос», — объяснила автор исследования.
Если начальная скорость космического аппарата менее 12,75 м/с, то аппарат вскоре сходит с орбиты и падает на поверхность Фобоса. Если же его начальная скорость превышает 13,15 м/с, то аппарат спустя некоторое время покидает орбиту Фобоса и становится спутником Марса.
«В результате математического моделирования доказано, что орбита исследовательского спутника остается стабильной, если начальная скорость аппарата находится в диапазоне от 12,75 м/с до 13,15 м/с. При этом аппарат сможет оставаться на такой орбите достаточно длительное время — более семи земных суток. Полученные данные могут быть использованы при подготовке к будущим миссиям к Фобосу и другим небесным телам, требующим подобного подхода при изучении», — резюмировала Анастасия Романенко.
