Введение к работе
Актуальность теми
Вторая половина двадцатого столетня характеризуется бурним развитием космической техники и развернутыми исследованиями- в области теоретической к прикладной космонавтики. Запуски космических аппаратов различного функционального назначения стимулируют создание теоретической базы для практических разработок. Функционирование искусственных спутников в большинстве случаев требует определенной /или хотя бы известной/ ориентации в пространстве. В связи с этим <является актуальной' задача об исследовании собственных вращениіі спутника, центр масс тготорого находится на произвольной заданноіі орбите под действием сил притяжения Солнца и планет. В общем виде.уравнения движения такого космического аппарата не интегрируются. Известно, однако, что в частном случае для спутника с близкими моментами инерции вид уравнений движения позволяет применить для нахождения решения асимптотические методи нелинейной механики.
Результаты подобного исследования представляют интерес для прикладной космонавтики, поскольку дают достаточно высокую и прогнозируемую степень точности на заданном интервале Бремени и могут быть использованы при построении систем ориентации и навигации. Т'дои.е того, построенная теория мо:пет наіітп применение в ряде астрономических задач для построения картины вращении природных объектов /например, малих планет е Солнечной системе/.
Первые публикации, касающиеся относительного движения тпердого тела в рамках ограниченной задачи двух тел, появи-
лись еще в конце 50-х годов Г I ] . В 60-е годи была построена теория движения искусственного спутника Зег/ли относительно центра масс в центральном гравитационном поле С 2-5 3. В 70-8С-е годи заметно возрос интерес к задаче трех тел Z 6-3 1. Дальнейшее усовершенствование технических средств сделало возколшим реализацию проектов запуска спутников на орбиты, существенно удаленные от какого-либо одного притягивающего тела /например, проекты міибрацноннюг спутников Г 9, 10 J /. При создании адекватной модели относительного движения спутника, находящегося на такой орбите возникает необходимость учета гравитационного притягкениг:, создаваемого тремя и более телами. Тат'шл образок, становится актуальной задача о двпженн:: твердого-тела относительно центра масс в сложном гравитационной поле произвольного /фиксированного/ числа притягивающих тел.
Целт.40 работы является:
разработка аспектов теории вращения твердого тела в поле притягнення Jf- сферических тел с применением асимптотических методов нелинейной механики. Предполагается, что эллипсоид инерции тела близок г cfepe, а орбита его центра г/асс не зависит от его относительного движения;
исследование собственных вращений спутника на больших гало-.орбитах в окрестности толлинеарной точки либрации /j 2 системи Земля-Луна в поле притяжения Солнца, Земли и Луны.
Научная новизна заключается в том, что б работе впервые построена качественная картина вращений твердого тела, центр масс которого находится на произвольши условно-периодической орбите в гравитационном поле Л притягивающих тел, движущихся по произвольным условно-периодическим траекториям.
Получены результаты для тела с близкими моментами инерции в следующих случаях:
I/ Нерезонансные вращения в ограниченно"! задаче многих:
тел. 2/ Резонансные вращения в ограниченной задаче многих тел при выполнении следующих соотношении: Jc= СО1,
2 СО , где Л- угловая скорость . невозмущенного вращения спутника, СО - частота вра-' щения притягивающего тела, которое в выбранной базовой системе координат имеет круговую орбиту. ' Впервые исследуется характер движений спутника относительно центра масс на больших гало-орбитах в системе Солнце-Земля-Луна, дается оценка относительного гравитационного влияния Солнца' и планет на собственные вращения спутника.
Практическая ценность
Полученные в работе общетеоретические результаты могут быть использованы:
а/ при решении ряда задач пассивной ориентации и стабилизации КА;
б/ при проектировании систем дальней космической радиосвязи и измерения параметров движения космических объектов;
в/ при исследовании собственных вращений естественных
космических объектов Солнечной системы; г/ при уточнении моделей относительного двикения ИСЗ
на высоких орбитах. Полученные результаты исследования, движения КА на больших гало-орбитах. J^ 2 системи Земля-Луна могут быть татае использованы при проектировании систем дальней космической радионавигации. -
Апробация работы
Основные результаты проведенного исследования изложены в докладах:
I/ На- семинаре по небесной механике /руководитель -
проф.-В.Г.Демин/, 1993, МГУ. 2/ На Первом Великолукском симпозиуме по прикладной
небесной механике, Великие Луки, 1994.
Объем и структура работы
Настоящая диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 132 страницы машинописного текста, 28 рисунков, 3 таблицы в составе приложения. Список литературы включает в себя 58 наименований.