Тема: Орбитальное маневрирование в окрестности коллинеарной точки либрации с целью противодействия кометной опасности

Наблюдение за космическим пространством в окрестности Солнечной Системы (СС) сейчас, как и несколько столетий назад, не перестаёт быть актуальным. Столкновения малых тел с Землёй происходили всегда, со временем интенсивность снизилась, но не стала нулевой. Такими телами являются, например, кометы и астероиды.
Астероид - «булыжник», имеющий металлическую или скалистую структуру. Комета же больше напоминает «снежок» изо льда, пыли и газа.
Следует отметить значимую для нас разницу между кометой и астероидом. Астероид, не участвующий в столкновениях, нагреваясь или остывая, имеет постоянную массу. Это позволяет, в рамках задачи ограниченного числа больших тел, довольно точно определить траекторию движения изучаемого объекта. В свою очередь, комета представляет большую угрозу, так как в результате приближения к Солнцу, часть вещества, входящего в состав кометы, сгорает, тем самым делая траекторию движения непредсказуемой. Так же стоит различать короткопериодические (не выходящие за пределы СС), долгопериодические и апериодические кометы. Если с первыми возникают сложности только в определении периода их вращения и характеристик траектории, то с последними двумя классами дела обстоят совсем плохо. Так же остаётся загадкой происхождение комет, что так же усложняет задачу оценки урона, который они могут нанести.
Всем известна Тунгусская катастрофа. Она произошла 30 июня 1908 года в одном из районов Сибири. Мощнейший взрыв вызвал неизгладимые последствия, которые мы наблюдаем до сих пор: огромная воронка и вывал леса на территории более 2000 квадратных километров. Как было выявлено позднее, энергия взрыва составила 15 мегатонн в тринитротолуоловом эквиваленте. Изучение этого феномена убедило большинство исследователей в том, что Земля столкнулась с небольшой кометой, состоявшей в основном изо льдов. Именно поэтому пока не удалось отыскать остатки Тунгусского тела. И такой случай не единственный.
Представьте, что выяснился факт столкновения кометы с Землёй, и времени на реагирование осталось очень мало, порядка нескольких месяцев. Для таких случаев нужны быстродействующие способы борьбы с кометной опасностью. Можно попытаться взорвать её, считая, что нам удастся это сделать в космическом пространстве, но кто сказал, что осколки не нанесут ещё больший урон планете? Можно нагреть, но только подумайте, сколько ресурсов необходимо, чтобы нагреть комету для достижения нужного эффекта.
Цель исследования.
В связи с этим, целью моей работы является исследование возможности перехвата потенциально опасного тела (кометы, астероида) до момента столкновения с Землёй.
Мы будем предполагать, что можно заранее поместить небесное тело (естественное или искусственное) с достаточно большой массой (небольшой астероид или космическую станцию) в окрестности коллинеарной точки либрации L1 и держать его там нужное нам количество времени. Тогда есть смысл рассмотреть возможности орбитального маневрирования этим объектом при небольших энергетических затратах. Это связано с тем, что коллинеарная точка либрации L1 не устойчива.
В частности, в этой работе проводятся исследования траектории астрономического объекта (АО) после его смещения в заданном направлении с учётом физических ограничений доступных средств для придания ускорения массивному телу в космическом пространстве.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
• изучить траектории движения опасных тел;
• рассмотреть частный случай траектории кометы, проходящей через точку либрации L1;
• выделить семейство таких траекторий;
• изучить уравнения движения АО в различных системах координат;
• исследовать данные уравнения при наличии управляющего воздействия;
• найти зависимость точек пересечения траектории АО с траекторией кометы от начальных параметров системы

Купить

В процессе исследования были рассмотрены различные модели движения трёх тел, каждая из которых проанализирована с точки зрения возможности моделирования. Численные решения всех этих моделей имеют довольно большую погрешность, что усложняет исследование траектории движения астрономического объекта после управления. Несмотря на это, были получены следующие результаты:
• выделено семейство траекторий опасных тел, проходящих через коллинеарную точку либрации L1 до момента столкновения с Землёй;
• используя неустойчивость КТЛ, был найден вектор оптимального управления, минимизирующий энергозатраты ;
• получена зависимость энергозатрат от активного участка и мощности двигателя, необходимой для достижения заданной координаты;
• численно найдена функциональная зависимость величины активного участка от координат точек на траектории кометы.

Купить