Анализ характеристик межпланетной траектории, использующей резонансные с орбитой планеты участки траектории, с учетом ее реального движения

Рассмотрена сложная схема межпланетного перелета с использованием гравитационных маневров у планеты и резонансных с ее орбитой гелиоцентрических участков траектории космического аппарата. На траектории между гравитационными маневрами не предусмотрена работа маршевой двигательной установки, но предполагается импульсная коррекция траектории. Проанализированы затраты характеристической скорости космического аппарата на коррекцию траектории при движении по резонансной орбите. Проведен сравнительный анализ характеристик перелетных орбит, полученных с учетом реального движения планеты и допущением о невозмущенности ее траектории. Показано, что для межпланетной траектории с четырьмя резонансными гелиоцентрическими с орбитой планеты орбитами затраты суммарного корректирующего импульса скорости составляют менее 11 м/с. При этом характеристики траектории (включая элементы гелиоцентрических траекторий и параметры гравитационных маневров) изменяются незначительно. По результатам исследования установлено, что проектирование рассмотренных схем межпланетных траекторий можно проводить при допущении о невозмущенности планетной орбиты.

Литература

[1] Guo Y., Thompson P., Wirzburger J. et al. Execution of Parker Solar Probe’s unprecedented flight to the Sun and early results. Acta Astronaut., 2021, vol. 179, pp. 425–438, doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.11.007

[2] Perez J.M.S., Varga G.I. Solar orbiter: consolidated report on mission analysis. Tech. Rep. SOL-ESC-RP-05500 3.1 (12/5-2010), 2012.

[3] Solar orbiter. Assessment phase. Final executive report. ESA, SCI-A/2005/054/NR, 2005. 30 p.

[4] Mangano V., Dosa M., Franz M. et.al. BepiColombo science investigations during cruise and flybys at the Earth, Venus and Mercury. Space Sci. Rev., 2021, vol. 217, no. 1, art. 23, doi: https://doi.org/10.1007/s11214-021-00797-9

[5] Kuznetsov V. The Russian InterhelioProbe mission. 4th Solar Orbiter Workshop, Telluride, Colorado, 2011. 20 p.

[6] Kuznetsov V., ed. INTERHELIOPROBE project. Workshop Proc. Tarusa, 2011. 192 p.

[7] Овчинников М.Ю., Трофимов С.П., Широбоков М.Г. Проектирование межпланетных полетов с пассивными гравитационными маневрами с помощью метода виртуальных траекторий. Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша, 2013, № 22. 26 с.

[8] Широбоков М.Г., Трофимов С.П. Проектирование межпланетных перелетов с несколькими гравитационными маневрами и промежуточными импульсами. Москва, РАН, 2017. 35 с.

[9] Леб Х.В., Петухов В.Г., Попов Г.А. Гелиоцентрические траектории космического аппарата с ионными двигателями для исследования Солнца. Труды МАИ, 2011, № 42. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=24275

[10] Константинов М.С., Мин Т. Анализ одной схемы полета космического аппарата для исследования солнца. Труды МАИ, 2013, № 71. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=46802&eng=N

[11] Константинов М.С., Мин Т. Оптимизация траектории выведения космического аппарата на рабочую гелиоцентрическую орбиту. Труды МАИ, 2013, № 67. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=41510&eng=N

[12] Константинов М.С., Петухов В.Г., Тейн М. Оптимизация траекторий гелиоцентрических перелетов. Москва, Изд-во МАИ, 2015. 260 с.

[13] Константинов М.С. Сравнительный проектно-баллистический анализ использования химической и электроракетной двигательных установок в проекте солнечного зонда. Космические исследования, 2019, т. 57, № 5, с. 347–360, doi: https://doi.org/10.1134/S0023420619050042

[14] Lancaster E.R., Blanchard R.C. A unified form of Lambert’s theorem. NASA technical note. TN D-5368. 1969. 20 p.

[15] Gooding R.H. A procedure for the solution of Lambert’s orbital boundary-value problem. Celestial Mech. Dyn. Astr., 1990, vol. 48, no. 2, pp. 145–165, doi: https://doi.org/10.1007/BF00049511

[16] Standish E.M. JPL planetary and lunar ephemerides. DE405/LE405. JPL IOM 312.F-98-048, 1998. 5 p.