Динамика космических систем

Срок выполнения: октябрь 2018 – сентябрь 2020

Организация, где выполняется работа: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Руководитель – к.ф.-м.н. Д.С. Иванов

Аннотация

      Проблема увода космического мусора на околоземных орбитах в настоящее время стоит очень остро и
на её решение нацелен ряд международных проектов. Часть из предлагаемых миссий опирается на запуск специальных малых аппаратов, которые будут способны закрепиться на некооперирующем объекте, будь это отработавшая ступень разгонного блока или вышедший из строя спутник, и с помощью двигательной установки увести его в плотные слои атмосферы. Такая схема увода мусора предполагает решение целого ряда сложных динамических и управленческих задач, а именно – определение динамических параметров объекта космического мусора для прогнозирования его углового и поступательного движения, оценка углового движения при подлете к объекту, управление относительным движением во время сближения с произвольно вращающейся целью, гашение колебательных движений связки космического аппарата с космическим мусором в случае, если объект оснащен нежесткими элементами конструкции, управление угловым движением космического аппарата с пристыкованным объектом с неизвестным распределения масс. Настоящий проект нацелен на решение этих задач. Будут разработаны новые автономные алгоритмы управления во время сближения с космическим мусором, алгоритмы идентификации динамических параметров и определения относительного движения. Управляемое с помощью предложенных алгоритмов движение космического аппарата будет исследовано аналитически, численно и в лабораторных условиях на специальном стенде с использованием макета космического аппарата и модели некооперирующего объекта.

Публикации по теме проекта:

Mahdi Akhloumadi and Danil Ivanov
Translational and Angular Motion Control for Spacecraft Rendezvous with Non-Cooperative Rotating Object // AIP Conference Proceedings, 2021, Vol. 2318, Article 050003, 7 p. DOI: 10.1063/5.0035995

Danil Ivanov, Filipp Kozin, and Mahdi Akhloumadi
Laboratory Study of Control Algorithms for Debris Removal Using CubeSat // Advances in the Astronautical Sciences, 2020, Vol. 173, pp. 101-117

Danil Ivanov, Mikhail Ovchinnikov, Mahdi Akhloumadi, Filipp Kozin, and Per-Erik Atterwall
Simulation and Laboratory Testing of the 3U CubeSat Control in the Proximity of Space Debris // Proceedings of International Astronautical Congress, CyberSpace Edition, October 12-14, 2020, Paper IAC-20-A6.5.5, published by International Astronautical Federation & Curran Associates, 2021, 18th IAA Symposium of Space Debris 2020, p. 39

Mahdi Akhloumadi and Danil Ivanov
Influence of Satellite Motion Control System Parameters on Performance of Space Debris Capturing // Aerospace, 2020, Vol. 7, Issue 11, Article 160, 16 p. DOI: 10.3390/aerospace7110160

Mahdi Akhloumadi, Filipp Kozin, and Danil Ivanov
Laboratory Study of the Active Debris Removal Algorithms on Air-Bearing Test Bed // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, Vol. 984, Article 012026, 17 p. DOI: 10.1088/1757-899X/984/1/012026

Danil Ivanov, Mikhail Ovchinnikov, and Stepan Tkachev
Nanosatellites Formation Flying Control Approaches Overview // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, Vol. 984, Article 012023, 14 p. DOI: 10.1088/1757-899X/984/1/012023

Ахлумади М.Р., Иванов Д.С., Козин Ф.А.
Исследование алгоритмов управления движением макетов микроспутников на аэродинамическом столе
при сближении и захвате космического мусора // Сборник тезисов Международного семинара «Навигация и управление движением», г. Самара, 28 сентября – 2 октября 2020 г., с. 96

Овчинников М.Ю., Иванов Д.С.
Подходы к управлению движением наноспутников в групповом полёте // Сборник тезисов Международного семинара «Навигация и управление движением», г. Самара, 28 сентября – 2 октября 2020 г., с. 92

Yaroslav Mashtakov, Mikhail Ovchinnikov, Florian Wöske, Benny Rievers, and Meike List
Attitude determination & control system design for gravity recovery missions like GRACE // Acta Astronautica, 2020,
Vol. 173, pp. 172-182. DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.04.019

Yaroslav Mashtakov, Mikhail Ovchinnikov, Tatyana Petrova, and Stepan Tkachev
Two-satellite formation flying control by cell-structured solar sail // Acta Astronautica, 2020, Vol. 170, pp. 592-600.
DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.02.024

Ахлумади М.Р., Иванов Д.С.
Управление поступательным и угловым движением космического аппарата при сближении с некооперирующим вращающимся объектом // Сборник тезисов XLIV Академических чтений по космонавтике, Москва, 28-31 января 2020 г., с. 263-265

Ахлумади М.Р., Иванов Д.С., Козин Ф.А.
Стыковка макетов микроспутников на аэродинамическом столе с использованием управления на основе метода потенциалов // Сборник трудов 62-й Всероссийской конференции МФТИ, г. Долгопрудный, 18-24 ноября 2019 г.,
с. 89-91

Шестаков С.А., Маштаков Я.В.
Исследование тетраэдральной формации спутников на низкой околоземной орбите // Труды XII Всероссийского съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, г. Уфа, 19-24 августа 2019 г.,
с. 742-744

Yaroslav Mashtakov, Mikhail Ovchinnikov, Tatyana Petrova, and Stepan Tkachev
Formation flight motion control using solar sail // Proceedings of the 10th International Workshop on Satellite Constellations and Formation Flying, Glasgow, Scotland, 16-19 July 2019, Paper IWSCFF 19-46, 16 p.

Sergey Shestakov, Yaroslav Mashtakov, and Mikhail Ovchinnikov
Tetrahedron formation maintenance via atmospheric drag control // Proceedings of the 10th International Workshop
on Satellite Constellations and Formation Flying, Glasgow, Scotland, 16-19 July 2019, Paper IWSCFF 19-44, 12 p.

Yaroslav Mashtakov, Mikhail Ovchinnikov, Florian Wöske, Benny Rievers, and Meike List
Magnetic attitude control for Grace-like Missions // Proceedings of the 10th International Workshop on Satellite Constellations and Formation Flying, Glasgow, Scotland, 16-19 July 2019, Paper IWSCFF 19-42, 15 p.

Mikhail Ovchinnikov and Danil Ivanov
Active space debris removal imitation using microsatellite mock-ups on air bearing test bench // Proceedings of IAA Italian Regional Symposium on Space Debris Observations from Basilicata, Castelgrande, Italy, July 9-10, 2019, 1 p.

Mahdi Akhloumadi and Danil Ivanov
Satellite Relative Motion SDRE-based Control for Capturing a Noncooperative Tumbling Object // Proceedings of
the 9th International Conference on Recent Advances in Space Technologies, Istanbul, Turkey, 11-14 June 2019, 8 p. DOI: 10.1109/RAST.2019.8767449

Трофимов С.П., Овчинников М.Ю.
Безопасное завершение миссий малых космических аппаратов на низких околоземных орбитах // Сборник тезисов Всероссийской конференции с международным участием «Космический мусор: фундаментальные и практические аспекты угрозы», Москва, ИКИ РАН, 17-19 апреля 2019 г., с. 80

Ахлумади М.Р., Иванов Д.С.
Исследование управляемого движения спутника при сближении с некооперирующим объектом // Труды 61-й Всероссийской научной конференции МФТИ, Долгопрудный, 19-25 ноября 2018 г., Т. 3, с. 82-83

Назад к списку грантов РНФ и РФФИ