ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Применение тросовых систем для лунных орбитальных миссий

Авторы

  • Алексей Анатольевич Малашин Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1
  • Дмитрий Александрович Храмов https://orcid.org/0009-0009-1377-9264 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1
  • Павел Александрович Дьяков https://orcid.org/0000-0002-4388-4542 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1

Как цитировать

ГОСТ Малашин А. А., Храмов Д. А., Дьяков П. А. Применение тросовых систем для лунных орбитальных миссий // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. 2026. Т. 70. № 5. С. 103-118.
APA Малашин, А. А., Храмов, Д. А. & Дьяков, П. А. (2026). Применение тросовых систем для лунных орбитальных миссий. СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ, 70(5), 103-118.

Аннотация

В статье рассматривается задача размотки гибкой связи в космической тросовой системе. Полезная нагрузка находится на конце троса. Основным назначением системы является перемещение полезной нагрузки с более высокой лунной орбиты на более низкую. Данная задача является ключевым этапом процесса перемещения полезной нагрузки с орбиты на поверхность Луны. Основным преимуществом данной постановки является отсутствие затрат топлива на сам процесс перемещения нагрузки. При этом ориентация полезной нагрузки в пространстве обеспечивается за счет наличия гибкой связи между нагрузкой и базовым космическим аппаратом на орбите. С другой стороны, сложное совместное движения частей системы в условиях орбиты требует дополнительного контроля и управления для обеспечения устойчивости всей системы. Для анализа совместной динамики системы построена математическая модель. Система состоит из двух космических аппаратов (орбитального модуля и полезной нагрузки) и гибкого троса между ними. Трос моделируется как гибкая, упругая, растяжимая нить в поле внешних сил при помощи дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка. Движение оконечной массы (полезной нагрузки) является динамическим граничным условием задачи. Такой подход позволяет учитывать волновые процессы в тросе и их вклад в совместную динамику системы. В результате исследования были получены условия устойчивости процесса размотки на лунной орбите, которые легли в основу механизма управления, размещенного на орбитальном модуле. Численное моделирование показало применимость предложенных механизмов управления размоткой и стабилизации системы.

Ключевые слова

космическая тросовая система лунная орбита размотка троса устойчивость управление натяжением численное моделирование

Библиографические ссылки

Базилевский А.Т., Иванов Б.А., Долгополов В.П. Кратер, образованный ударом КА Луна-25 // Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2024. Т. 58. № 2. С. 151–157. DOI: 10.31857/S0320930X24020019.

Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 329 с. (Механика космического полёта; № 22). ISBN 5-02-014302-2.

Ледкова Т.А., Заболотнов Ю.М. Развёртывание и стабилизация движения космической тросовой системы на окололунной орбите // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20. № 2. С. 63–73. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-2-63-73.

Malashin A.A., Smirnov N.N., Bryukvina O.Yu., Dyakov P.A. Dynamic control of the space tethered system // Journal of Sound and Vibration. 2017. Vol. 389. P. 41–51. DOI: 10.1016/j.jsv.2016.11.026.

Рахматулин Х.А., Шемякин Е.И., Демьянов Ю.А., Звягин А.В. Прочность и разрушение при кратковременных нагрузках: учебное пособие. М.: Университетская книга; Логос, 2008. 624 с.: ил. ISBN 978-5-98704-278-X.

Smirnov N.N., Demyanov Yu.A., Zvyaguin A.V., Malashin A.A., Luzhin A.A. Dynamical simulation of tether in orbit deployment // Acta Astronautica. 2010. Vol. 67. No. 3–4. P. 324–332. DOI: 10.1016/j.actaastro.2010.02.020.

Baker-McEvilly B., Bhadauria S., Canales D., Frueh C. A comprehensive review on Cislunar expansion and space domain awareness // Progress in Aerospace Sciences. 2024. Vol. 147. Article 101019. DOI: 10.1016/j.paerosci.2024.101019.

Cheng Y., Shan M., Shi L. Detumbling control of an underactuated tethered satellite system based on a tension regulation method // Acta Astronautica. 2025. Vol. 228. P. 357–369. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.12.004.

Kakavand M., Zhu Z.H. Dynamical modeling of deployable electrodynamic tethers using geometric mechanics // Acta Astronautica. 2025. Vol. 228. P. 828–841. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.12.038.

Lin Y., Yang W., Zhang H. et al. Return to the Moon: New perspectives on lunar exploration // Science Bulletin. 2024. Vol. 69. No. 13. P. 2136–2148. DOI: 10.1016/j.scib.2024.04.051.

Liu J.F., Liu B., Wu Z.G., Jiang J.P., Tian L.F. Dynamics and potential applications of a lunar space tethered system // Acta Astronautica. 2020. Vol. 169. P. 138–149. DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.01.021.

Ren X., Wu W., Wang H., Zhang Z., Zhang L., Zhang X., Li M., Zhang P., Tian J. Prospects of the Lunar Exploration Development and Key Technologies // Journal of Deep Space Exploration. 2025. Vol. 12. No. 2. P. 99–109. DOI: 10.15982/j.issn.2096-9287.2025.20250014.

Wen H., Zhu Z.H., Jin D.P., Hu H.Y. Constrained tension control of a tethered space-tug system with only length measurement // Acta Astronautica. 2016. Vol. 119. P. 110–117. DOI: 10.1016/j.actaastro.2015.11.011.

Yu P., Zhang J.-F., Tan S., Guo J., Zhao Y. On the optimality of uniform velocity–deceleration separation scheme for tethered satellite systems // Control Theory and Technology. 2024. Vol. 22. No. 4. P. 503–516. DOI: 10.1007/s11768-024-00221-x.

Zhang Y., Wang C., Zabolotnov Y., Li A., Lu H. Analysis of satellite attitude motion in a threebody tethered system during deployment via integral manifolds // Acta Astronautica. 2025. Vol. 226. P. 716–727. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.10.062.

Выпуск

Том 70 № 5 (2026): Строительные и дорожные машины

Раздел

ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Метрики

68 просмотров
0 скачиваний
JATS XML
Хотите опубликоваться?
Подать статью

Машиночитаемые метаданные

JATS XML

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)