Главный вектор и главный момент светового давления на оптически выпуклую космическую конструкцию
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы, связанные с определением светового давления на космические оптически выпуклые конструкции. Представлено соотношение для элементарной силы светового давления, действующей на бесконечно малый элемент поверхности космической конструкции оптически выпуклой геометрии с учетом того, что некоторые части этой конструкции могут находиться в тени. Выведено представление элементарной силы светового давления в виде рядов на основе разложения функции модуля в ряд по полиномам Чебышёва первого рода. Получены тензорные соотношения, описывающие форму и оптические свойства поверхности независимо от ее ориентации. Для выведенных тензорных соотношений записаны выражения для главного вектора и главного момента сил светового давления на космическую конструкцию. Представленные соотношения проверены на примере плоского двухстороннего солнечного паруса. Полученные результаты возможно использовать при анализе динамики центра масс космических аппаратов и вокруг центра масс под действием светового давления, для разработки адаптивных систем управления спутниками, которые бы учитывали световое давление. Библиогр. 41 назв. Ил. 1.
Скачивания
Данные скачивания пока недоступны.
Библиографические ссылки
1. Maxwell J.C. A treatise on electricity and magnetism. Oxford: Clarendon Press, 1873. Vol. 2. 496 p.
2. Lebedew P. Untersuchungen uber die Druckkrafte des Lichtes // Annalen der Physik. 1901. Bd. 311, H. 11. S. 433-458.
3. Лебедев П.Н. Собрание сочинений / ред. и примеч. чл.-кор. АН СССР Т. П. Кравца, проф. Н. А.Капцова, доц. А. А. Елисеева; ст. Т. П. Кравца и Н. А.Капцова. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 435 c. (Классики науки).
4. Цандер Ф.А. Об использовании силы давления света для полетов в межпланетном пространстве (на основе рукописей ¾О применении тончайших листов для полетов в межпланетном пространстве¿ 1924 г. и ¾О давлении света на комбинированные зеркала¿ 1925 г.) // Сб. статей / под ред. Л. К.Корнеева. М.: ОБОРОНГИЗ, 1961.
5. McInnes C.R. Solar Sailing: Technology, Dynamics and Mission Applications. Springer Science & Business Media, 2004. 978-3-540-21062-7. ISBN: 978-3-540-21062-7
6. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1965. 540 c.
7. Балк М.Б. Элементы динамики космического полета. М.: Наука, 1965. 340 c.
8. Скопцов А.П. Вариационная задача о выходе космического аппарата с солнечным парусом из сферы притяжения Земли // Проблемы механики управляемого движения. Пермь, 1971. С. 216-234.
9. Белецкий В.В. Очерки о движении космических тел. 2-е изд. М.: Наука, 1977. 432 c.
10. Левантовский В.И. Механика космического полета в элементарном изложении. 3-е изд. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. 512 c.
11. Поляхова Е.Н. Космический полет с солнечным парусом. 2-е изд. М.: URSS, 2011. 320 c.
12. Поляхова Е.Н., Коблик В.В. Солнечный парус. Фантастика или реальность космоплавания? М.: URSS, 2016. 220 c.
13. Карымов А.А. Определение сил и моментов сил светового давления, действующих на тело при движении в космическом пространстве // Прикладная математика и механика. 1962. Т. XXVI, № 5. С. 867-876.
14. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1974. 600 c.
15. Попов В.И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1986. 184 c.
16. Комаров М.М., Климович Д.Н., Сазонов В.В. Расчет сил и моментов светового давления, действующих на роторный солнечный парус // Препринт Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН. 1995. № 59.
17. Лихачев В.Н., Сазонов В.В., Ульяшин А.И. Режим одноосной солнечной ориентации искусственного спутника Земли // Препринт Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН. 2001. № 15.
18. Лихачев В.Н., Сазонов В.В., Ульяшин А.И. Исследование режима одноосной солнечной ориентации искусственного спутника // Препринт Института прикладной математики им. М. В.Келдыша РАН. 2001. № 65.
19. Лихачев В.Н., Сазонов В.В., Ульяшин А.И. Одноосная солнечная ориентация искусственного спутника Земли // Космические исследования. 2003. Т. 41, № 2. С. 174-185.
20. Лихачев В.Н., Сазонов В.В., Ульяшин А.И. Эволюция орбиты искусственного спутника Земли с солнечным парусом // Космические исследования. 2004. Т. 42, № 1. С. 83-87.
21. Сазонов В.В., Сазонов В.В. Расчет главного вектора и главного момента сил светового давления, действующих на космический аппарат с солнечным парусом // Космические исследования. 2011. Т. 49, № 1. С. 59-67.
22. Сапунков Я.Г., Челноков Ю.Н. Построение оптимальных управлений и траекторий движения центра масс космического аппарата, снабженного солнечным парусом и двигателем малой тяги, с использованием кватернионов и переменных Кустаанхеймо Штифеля // Космические исследования. 2014. Т. 52, № 6. С. 489-499.
23. Черноусько Ф.Л., Акуленко Л.Д., Лещенко Д.Д. Эволюция движений твердого тела относительно центра масс. М.; Ижевск: Ижевский институт компьютерных исследований, 2015. 308 c.
24. Rios-Reyes L., Scheeres D.J. Applications of the generalized model for solar sails // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit. 2004. URL: http://arc.aiaa.org/doi/pdf/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.2514/6.2004-5434
25. Rios-Reyes L., Scheeres D.J. Generalized Model for Solar Sails // Journal of Spacecraft and Rockets. 2005. Vol. 42, N 1. P. 182-185. URL: http://arc.aiaa.org/doi/abs/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.2514/1.9054
26. Rios-Reyes L. Solar Sails: Modeling, Estimation, and Trajectory Control: Ph.D. thesis / University of Michigan. 2006. 148 p.
27. Rios-Reyes L., Scheeres D.J. Solar-Sail Navigation: Estimation of Force, Moments, and Optical Parameters // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2007. Vol. 30, N 3. P. 660-668. URL: http://arc.aiaa.org/doi/abs/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.2514/1.24340
28. Scheeres D.J. The dynamical evolution of uniformly rotating asteroids subject to YORP // Icarus. 2007. Vol. 188, N 2. P. 430-450. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103506004441 (дата обращения: 18.12.2016).
29. McMahon J.W., Scheeres D.J. New Solar Radiation Pressure Force Model for Navigation // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2010. Vol. 33, N 5. P. 1418-1428. URL: http://arc.aiaa.org/doi/abs/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.2514/1.48434
30. McMahon J., Scheeres D.J. General Solar Radiation Pressure Model for Global Positioning System Orbit Determination // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2014. Vol. 37, N 1. P. 325-330. URL: http://arc.aiaa.org/doi/abs/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.2514/1.61113
31. McMahon J.W., Scheeres D.J. Improving Space Object Catalog Maintenance Through Advances in Solar Radiation Pressure Modeling // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2015. P. 1-16. URL: http://arc.aiaa.org/doi/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.2514/1.G000666
32. Jing H., ShengPing G., JunFeng L. A curved surface solar radiation pressure force model for solar sail deformation // Science China Physics, Mechanics and Astronomy. 2012. Vol. 55, N 1. P. 141-155. URL: http://link.springer.com/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.1007/s11433-011-4575-7
33. Jing H., Shengping G., Junfeng L., Yufei L. The Solar Radiation Pressure Force Models for a General Sail Surface Shape. In Ser. Springer Praxis Books. Advances in Solar Sailing / ed. by M. Macdonald. Berlin; Heidelberg: Springer, 2014. P. 469-488. URL: http://link.springer.com/chapter/ (дата обращения: 18.12.2016). DOI: 10.1007/978-3-642-34907-2_30
34. Неровный Н.А., Зимин В.Н. Об определении силы светового давления на солнечный парус с учетом зависимости оптических характеристик материала паруса от механических напряжений // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. ¾Машиностроение¿. 2014. Т. 96, № 3. С. 61-78.
35. Зимин В.Н., Неровный Н.А. Анализ влияния зависимости коэффициента отражения материала лопасти роторного солнечного паруса от механических напряжений на его деформированную форму // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. Т. 658, № 1. С. 18-23.
36. Зимин В.Н., Неровный Н.А. К расчету главного вектора и главного момента сил светового давления на солнечный парус // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. ¾Машиностроение¿. 2016. Т. 106, № 1. С. 17-28.
37. Васильев Л. Определение давления света на космические летательные аппараты. М.: Машиностроение, 1985. 208 c.
38. Джуманалиев Н., Киселев М. Введение в прикладную радиационную небесную механику. Фрунзе: Изд-во Илим, 1986. 201 c.
39. Белецкий В., Яншин А. Влияние аэродинамических сил на вращательное движение искусственных спутников. Киев: Наукова Думка, 1984. 187 c.
40. Кампе де Ферье Ж., Кемпбелл Р., Петьо Г., Фогель Т. Функции математической физики. М.: Физматлит, 1963. 102 c.
41. Радаев Ю.Н. Тензорные меры поврежденности и гармонический анализ тонкой структуры поврежденности // Вестник СамГУ. 1998. Т. 8, № 2. С. 79-105.
Загрузки
Опубликован
20.08.2020
Как цитировать
Неровный , Н. А. (2020). Главный вектор и главный момент светового давления на оптически выпуклую космическую конструкцию. Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия, 4(1), 146–158. извлечено от https://math-mech-astr-journal.spbu.ru/article/view/8584
Выпуск
Раздел
Астрономия
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
