О задаче оптимизации орбитальной структуры многоярусных спутниковых систем непрерывного обзора околоземного пространства

Рассмотрено развитие методов проектирования спутниковых систем непрерывного обзора. Приведены основные понятия и определения для решения задачи непрерывного многократного обзора Земли и околоземного пространства. Подлежащая обзору область представлена в виде сферического слоя, а задача непрерывного L-кратного обзора слоя сведена к непрерывному не менее чем L-кратному покрытию зонами обзора каждой его отдельно взятой сферы. Обсуждены математическая постановка и методологические принципы решения задачи оптимизации орбитальной структуры многоярусных спутниковых систем непрерывного обзора околоземного пространства. Показано место задачи в общей схеме баллистического обоснования космических систем. Предложена методическая схема решения задачи оптимизации орбитальной структуры спутниковых систем непрерывного многократного обзора околоземного пространства в классе кинематически правильных моноструктур. Установлено, что решение данных задач оптимизации орбитальной структуры сводится к нахождению и минимизации по наклонению α-характеристик систем — минимального углового радиуса зон обзора, непрерывно L-кратно покрывающих сферу.

Литература

[1] Walker J.G. Satellite Constellations. Journal of the British Interplanetary Society, 1984, vol. 24, pp. 369–384.

[2] Ballard A.H. Rosette constellations of Earth satellites. Aerospace and electronic systems, 1980, vol. 16, no. 5, pp.

[3] Можаев Г.В. Задача о непрерывном обзоре Земли и кинематически правильные спутниковые системы. I. Космические исследования, 1972, т. 10, вып. 6, с. 833–840.

[4] Можаев Г.В. Задача о непрерывном обзоре Земли и кинематически правильные спутниковые системы. II. Космические исследования, 1973, т. 11, вып. 1, с. 59–69.

[5] Можаев Г.В. Синтез орбитальных структур спутниковых систем (теоретико-груп¬повой подход). Москва, Машиностроение, 1989. 304 с.

[6] Можаев Г.В. Возможности кинематически правильных спутниковых систем с группами симметрии первого типа в задачe непрерывного однократного обзора Земли. Космические исследования, 2005, т. 43, № 3, с. 215–223.

[7] Можаев Г.В. Проблемы оптимизации движения спутниковых систем: состояние исследований и перспективы. Труды МАИ, 2009, вып. 34. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/a1c/problemy-optimizatsii-dvizheniya-sputnikovykh-sistem-sostoyanie-issledovaniy-i-perspektivy.pdf (дата обращения 14 декабря 2017).

[8] Lang T.J. Symmetric circular orbit satellite constellations for continuous global coverage. Astrodynamics 1987: Proceedings of the AAS/AIAA Astrodynamics Conference, Kalispell, 1987, no. 87-499, 12 p.

[9] Lang T.J. Optimal low earth orbit constellations for continuous global coverage. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Victoria, BC, August 16–19 1993, no. 597, 17 p.

[10] Lang T.J. A Parametric Examination of Satellite Constellations to Minimize Revisit Time for Low Earth Orbits Using a Genetic Algorithm. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Confe-rence, Quebec, Canada, 30 July–2 August 2001, vol. 109, pp. 625–640.

[11] Lang T.J. Walker Constellations to Minimize Revisit Time in Low Earth Orbit. 13-th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, Ponce, Puerto Rico, 9–13 February, 2003, paper AAS 03-178.

[12] Razoumny Yu.N. Fundamentals of the Route Theory for Satellite Constellation Design for Earth Discontinuous Coverage. Part 1: Analytic Emulation of the Earth Coverage, Acta Astronautica, 2016, vol. 128, pp. 722–740.

[13] Razoumny Yu.N. Fundamentals of the Route Theory for Satellite Constellation Design for Earth Discontinuous Coverage. Part 2: Synthesis of Satellite Orbits and Constellations, Acta Astronautica, 2016, vol. 128, pp. 741–758.

[14] Razoumny Yu.N. Fundamentals of the Route Theory for Satellite Constellation Design for Earth Discontinuous Coverage. Part 3: Low-Cost Earth Observation with Minimal Satellite Swath, Acta Astronautica, 2016, vol. 129, pp. 447–458.

[15] Razoumny Yu.N. Fundamentals of the Route Theory for Satellite Constellation Design for Earth Discontinuous Coverage. Part 4: Compound Satellite Structures on Orbits with Synchronized Nodal Regression, Acta Astronautica, 2016, vol. 129, pp. 459–465.

[16] Разумный Ю.Н. Машиностроение. Энциклопедия. Том IV-22. Ракетно-космическая техника. Кн. 1. Москва, Машиностроение, 2012, с. 180–225.