Ученые Самарского университета предложили математический метод, который позволит анализировать и предотвращать хаотическое угловое движение космических наноспутников. Результаты исследований опубликованы в журнале Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation.
По словам ученых, обычно наноспутники выводят на орбиту попутным грузом и выбрасывают из пусковых контейнеров без контроля начальной ориентации и других параметров углового движения. В случае появления «хаоса в динамике» наноспутник начинает беспорядочно кувыркаться без достижения регулярной ориентации, пояснили исследователи.
Решение проблемы управляемости спутников предложили в России 5 декабря 2023, 07:00
Более того, беспорядочному вращению могут быть подвержены даже естественные малые спутники. Например, в 2015 году ученые НАСА установили, что естественные спутники Плутона Никта и Гидра движутся по своим орбитам, совершая хаотическое вращение, покачиваясь и постоянно переворачиваясь.
Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева (Самарский университет) предложили метод, который позволит аналитически обнаружить и предотвратить это явление в динамике наноспутников.
Они модифицировали математический метод Мельникова, используемый для получения критерия возникновения хаоса, и изучили его новые аспекты.
«
«Оригинальный метод Мельникова работает только в тех случаях, когда в системе формально присутствует колебательное возмущение, действующее с установившейся амплитудой. Модификация же метода позволяет применять его в случаях естественного затухания», – пояснил заведующий кафедрой теоретической механики Самарского университета Антон Дорошин.
В качестве основного примера использования новой модификации метода было изучено движение модульного наноспутника. Как сообщили в вузе, результаты показали, что применение модификации в конкретных расчетах позволило определить важные параметры диссипации – рассеивания энергии за счет внутренних процессов.
По словам ученых, в конечном счете это позволяет найти динамические параметры наноспутника, обеспечивающие самопроизвольное подавление хаотического движения, что очень важно для практики космического полета.
По словам ученых, в конечном счете это позволяет найти динамические параметры наноспутника, обеспечивающие самопроизвольное подавление хаотического движения, что очень важно для практики космического полета.
Ученые рассчитали, как тепловой удар влияет на движение спутников1 ноября 2023, 09:00
Кроме того, как добавили ученые, в рамках исследования в условиях нулевой диссипации («идеализированный случай») был проведен анализ зависимости интенсивности развития хаоса от частоты возмущающих колебаний в механической системе наноспутника. Анализ показал, что в системе существует самая опасная частота возмущений, которая может приводить к максимальным хаотическим эффектам.
«Величина этой опасной частоты зависит не только от свойств конструкции, но и содержит в себе целый комплекс параметров, включая инерционно-массовые величины наноспутника и его начальную кинетическую энергию», – отметил Дорошин. При этом он подчеркнул, что полученную оценку для величины этой частоты необходимо будет учитывать при проектировании космических миссий с наноспутниками.
Самарские ученые создали космический полигон для экспериментов21 декабря 2023, 09:16
Самарский университет им. Королева – участник российской государственной программы поддержки университетов «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».
Источник: ria.ru
