Усовершенствованная численная модель движения искусственных спутников Луны и ее применение в исследовании особенностей динамики окололунных объектов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе описаны усовершенствования, внесенные авторами, в опубликованную ранее Численную модель движения искусственных спутников Луны (ИСЛ). Представлены результаты исследования особенностей динамики окололунных объектов, полученные путем численного моделирования. Показано, что выявленная рядом авторов короткая продолжительность жизни низколетящих объектов на орбитах объясняется исключительно влиянием сложного гравитационного поля Луны, прежде всего радиальной составляющей силы, действующей на спутники. Рассмотрены особенности влияния светового давления (СД) на окололунные объекты. Показано, что СД расширяет область действия апсидально-нодальных резонансов, возникающих в движении окололунных объектов.

About the authors

Н. А. Попандопуло

Томский государственный университет

Author for correspondence.
Email: nikas.popandopulos@gmail.com
Russian Federation, Томск

А. Г. Александрова

Томский государственный университет

Email: nikas.popandopulos@gmail.com
Russian Federation, Томск

Н. А. Кучерявченко

Томский государственный университет

Email: nikas.popandopulos@gmail.com
Russian Federation, Томск

Т. В. Бордовицына

Томский государственный университет

Email: bordovitsyna@mail.ru
Russian Federation, Томск

Д. С. Красавин

Томский государственный университет

Email: bordovitsyna@mail.ru
Russian Federation, Томск

References

  1. Авдюшев В.А. Новый коллокационный интегратор для решения задач динамики. I. Теоретические основы // Изв. вузов. Физика. 2020. Т. 63. № 11. С. 131–140.
  2. Авдюшев В.А. Коллокационный интегратор Lobbie в задачах орбитальной динамики // Астрон. вестн. 2022. Т. 56. № 1. С. 36–46. (Avdyushev V.A. Collocation Integrator Lobbie in Orbital Dynamics Problems // Sol. Syst. Res. 2022. V. 56 (1). P. 32–42. doi: 10.1134/S0038094622010014)
  3. Александрова А.Г., Авдюшев В.А., Попандопуло Н.А., Бордовицына Т.В. Численное моделирование движения околоземных объектов в среде параллельных вычислений // Изв. вузов. Физика. 2021. Т. 64. № 8. С. 168–175. doi: 10.1007/s11182-021-02491-3.
  4. Александрова А.Г., Бордовицына Т.В., Чувашов И.Н. Численное моделирование в задачах динамики околоземных объектов // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60. № 1. С. 69–76.
  5. Блинкова Е.В., Бордовицына Т.В. Исследование совместного влияния светового давления и вековых резонансов, связанных со средним движением Солнца, на динамику объектов в области LEO // Астрон. вестн. 2022. Т. 56. № 4. С. 219–236. doi: 10.31857/S0320930X22040028. (Blinkova E.V., Bordovitsyna T.V. Investigation of the Joint Effect of Light Pressure and Secular Resonances Associated with the Mean Motion of the Sun on the Dynamics of Objects in the LEO Region // Sol. Syst. Res. 2022. V. 56 (4). P. 207–224. doi: 10.1134/S0038094622040025).
  6. Красавин Д.С., Александрова А.Г., Томилова И.В. Применение искусственных нейронных сетей в исследовании динамической структуры околоземного орбитального пространства // Изв. вузов. Физика. 2021. Т. 64. № 10. С. 38–43. doi: 10.17223/00213411/64/10/38.
  7. Кузнецов Э.Д. О влиянии светового давления на орбитальную эволюцию геосинхронных спутников // Астрон. вестн. 2011. Т. 45. № 5. С. 444–457. (Kuznetsov E.D. The effect of the radiation pressure on the orbital evolution of geosynchronous objects // Sol. Syst. Res. 2011. V. 45. № 5. P. 433–446.)
  8. Кузнецов Э.Д., Захарова П.Е., Гламазда Д.В., Кудрявцев С.О. Влияние резонансов высоких порядков на орбитальную эволюцию объектов в окрестности геостационарной орбиты // Астрон. вестн. 2014. Т. 48. № 6. С. 482–494. (Kuznetsov E.D., Zakharova P.E., Glamazda D.V., Kudryavtsev S.O. Effect of the high-order resonances on the orbital evolution of objects near geostationary orbit // Sol. Syst. Res. 2014. V. 48. № 6. P. 446–459.) doi: 10.7868/S0320930X14060048/
  9. Описание библиотеки torch для python − URL: https://github.com/pytorch/pytorch (06.12.2023)/
  10. Попандопуло Н.А., Александрова А Г., Томилова И.В., Авдюшев В.А., Бордовицына Т.В. Численное моделирование динамики искусственных спутников Луны // Астрон. вестн. 2022a. Т. 56. № 4. С. 266–284. doi: 10.31857/S0320930X22040077. (Popandopulo N.A., Aleksandrova A.G., Tomilova I.V., Avdyushev V.A., Bordovitsyna T.V. Numerical modeling of the dynamics of artificial satellites of the Moon // Sol. Syst. Res. 2022a. Т. 56. № 4. P. 252–270.)
  11. Попандопуло Н.А., Александрова А.Г., Бордовицына Т.В. Анализ динамической структуры вековых резонансов в окололунном орбитальном пространстве // Вестн. Томского государственного университета. Математика и механика. 2022б. № 77. С. 110–124. doi: 10.17223/19988621/77/9/
  12. Попандопуло Н.А., Александрова А.Г., Бордовицына Т.В. К обоснованию численно-аналитической методики выявления вековых резонансов // Изв. вузов. Физика. 2022в. Т. 65. № 6. С. 47–52.
  13. Belkin S.O., Kuznetsov E.D. Orbital flips due to solar radiation pressure for space debris in near-circular orbits // Acta Astronautica. 2021. 178. P. 360–369.
  14. Condoleo E. Lunar High precision Orbit Propagator (https://www.mathworks.com/matlabcentral/ fileexchange/64408-lunar-high-precision-orbit-propagator). 2017. MATLAB Central File Exchange. (13.09.2023)
  15. Gonçalves L.D., Rocco E.M., De Moraes R.V. Analysis of the influence of orbital disturbances applied to an artificial lunar satellite // J. Physics Conf. Ser. (Online). 2015. V. 641 (1). Id. 012028 (7 p.)
  16. Goossens S., Sabaka T., Wieczorek M., Neumann G., Mazarico E., Lemoine F., Nicholas J., Smith D., Zuber M. High-resolution gravity field models from GRAIL Data and implications for models of the density structure of the Moon's crust // J. Geophys. Res.: Planets. 2020. V. 125 (2). Id. e2019JE006086 (31 p.)
  17. Gordienko E.S., Ivashkin V.V., Simonov A.V. Analyzing stability of orbits of artificial satellites of the Moon and choosing the configuration of the lunar navigation satellite system // Sol. Syst. Res. 2017. V. 51 (7). P. 654–668. doi: 10.1134/S0038094617070061.
  18. Gupta S., Sharma R. Effect of altitude, right ascension of ascending node and inclination on lifetime of circular lunar orbits // Int. J. Astron. and Astrophys. 2011. V. 1 (3). P. 155–163.
  19. Konopliv A.S., Asmar S.W., Carranza E., Sjogren W.L., Park R.S., Yuan D.N. Recent gravity models as a result of the lunar prospector mission // Planet. and Space Sci. 2001. V. 150 (1). P. 1–18.
  20. Ramanan R.V., Adimurthy V. An analysis of near circular lunar mapping orbits // J. Earth Syst. Sci. 2005. V. 114 (6). P. 619–626.
  21. Song Y.J., Park S.Y., Kim H.D., Sim E.S. Development of precise lunar orbit propagator and lunar polar orbiter's lifetime analysis // J. Astron. and Space Sci. 2010. V. 27 (2). P. 97–106.
  22. Spherical Harmonic ASCII Model of the gravity fields of Earth's Moon GRGM1200L – 2021а −URL: https://pds-geosciences.wustl.edu/grail/ grail-l-lgrs-5-rdr-v1/grail_1001/shadr/gggrx_1200l_bouguer_sha.tab
  23. Spherical Harmonic ASCII Model of the gravity fields of Earth's Moon GRAIL – 2021b −URL: https://pds-geosciences.wustl.edu/grail/ grail-l-lgrs-5-rdr-v1/grail_1001/shadr/
  24. Wang H.-H., Liu L. A study on the relationship between the orbital lifetime and inclination of low lunar satellites // Chinese J. Astron. and Astrophys. 2005. V. 5 (6). P. 665–670.
  25. Valk S., Delsate N., Lemaitre A., Carletti T. Global dynamics of high area-to-mass ratios GEO space debris by means of the MEGNO indicator // Adv. Space Res. 2009. V. 43. P. 1509–1526.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences