Математики СПбГУ совместно с коллегами из Индийского технологического института в Канпуре разработали метод удержания спутников на орбите без использования двигателей, за счет взаимодействия электрического заряда аппарата с магнитным полем Земли и силы Лоренца. Исследование, опубликованное в журнале Acta Astronautica, посвящено управлению группой из двух космических аппаратов на низкой околоземной орбите: один («цель») движется по круговой орбите и остается незаряженным, а второй («преследователь») меняет электрический заряд и должен летать относительно первого по заданной траектории.
Ученые применили реалистичную модель геомагнитного поля с учетом его неоднородностей — это сделало математическую модель ближе к реальным условиям. Ранее используемые упрощенные подсчеты позволяли раздельно влиять на движение аппарата в плоскости орбиты и перпендикулярно ей, но в действительности из‑за неоднородностей поля резонансы возникают во всех направлениях сразу, что усложняет управление.
Исследователи рассчитали частоты изменения заряда, необходимые для эффективного воздействия на траекторию «преследователя», и создали соответствующий алгоритм управления. Коэффициенты настройки подбирались методом Монте‑Карло: компьютер перебирал тысячи вариантов, чтобы минимизировать отклонения аппарата от цели. Работу алгоритма проверили на математических моделях с разными начальными условиями и помехами.
В результате «преследователь» выходил на нужный режим за 3,5−9 часов, в зависимости от изначального отклонения. Использование уточненной модели поля сократило время настройки более чем вдвое по сравнению со старыми подходами. Метод наиболее стабилен для орбит с наклонением выше 40 градусов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что МКС сведут с орбиты в 2030 году.
