Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время практически весь полет орбитальной станции "Мир" проходит в режиме поддержания какой-либо заданной ориентации. При этом на борту проводится большое количество экспериментов и служебных процедур, выполнение которых возможно лишь при выполнении определенных условий, связанных с геометрией внешней поверхности орбитальной станции. Чтобы при планировании полета и анализе разного рода нештатных ситуаций иметь возможность в удобной форме учитывать такие условия, необходимо располагать математической моделью станции как геометрического тела и средствами работы с этой моделью. Указанные модель и средства оказываются полезными и при решении ряда динамических задач управления движением станции. Без использования подобных математических моделей эффективно управлять таким сложным объектом, как орбитальная станция "Мир", в настоящее время невозможно.
Цель диссертации состоит в разработке базовой геометрической модели орбитальной станции "Мир" и ряда основанных на ее использовании математических моделей конкретных ситуаций и процессов, возникающих в полете.
Научная новизна диссертации заключается в создании методов и алгоритмов геометрического моделирования внешней поверхности больших орбитальных станций, решении задач, связанных с построением освещенных и затененных участков поверхности станции, разработке алгоритмов вычисления главного вектора и главного момента сил аэродинамического сопротивления, действующих на космические аппараты сложной формы, разработке методов и алгоритмов восстановления относительного движения двух космических аппаратов по видеоизображению одного из них, полученному с помощью видеокамеры, установленной на другом.
Практическая значимость. Разработанные математические модели реализованы в виде пакета программ и используются в Центре управления полетом. Применение пакета позволило расширить программу исследований на станции "Мир" и беспилотном научном модуле "Гамма", а также повысить надежность управления. Развитый в диссертации подход к созданию геометрических моделей сложных орбитальных комплексов используется при решении проблем, связанных с управлением Международной космической станцией.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на секции научно-технического совета РКК "Энергия" им. СП.Королева, на семинаре ЦНИИМАШ под руководством профессора ЕШ.Почукаева, на семинаре по механике космического полета Института прикладной математики им. М.В.Келдыша под руководством профессора Э.Л.Акима, на XIV, XV и XVI Чтениях К.Э.Циолковского (г. Калуга, 1989, 1990, 1991 гг.), на научно-технических конференциях и семинарах РКК "Энергия".