Новейший высокоэффективный подход к управлению космическими кораблями предложили ученые Самарского университета. По их данным, ими найден физический механизм самокоррекции траектории при сложных маневрах, который позволит избежать нежелательной смены курса и лишних затрат топлива. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Non-Linear Mechanics. Объект в естественном невесомом состоянии движется по орбите вокруг ближайшего небесного тела, одновременно вращаясь вокруг собственного центра тяжести. Специалисты пояснили, что для путешествия в космосе траектория аппарата должна быть построена так, чтобы она состояла из различных орбитальных движений внутри звездной системы.

В этом случае расчет маневров, необходимых для переходов между траекториями, имеет решающее значение. Для этого космический корабль запускает реактивные двигатели и получает импульс ускорения или торможения. Величина и направление этих импульсов предварительно вычисляются на Земле, но на практике регулярно возникают ошибки во время орбитальных переходов с потенциально фатальными последствиями для устройства и всей миссии. говорит ученый. Их частота и опасность увеличиваются с увеличением продолжительности полета, что требует дополнительного топлива для их компенсации. Ученые из Самарского университета им. Королева подробно изучили физику межорбитальных маневров и предложил новый подход к проектированию и управлению космическими аппаратами. По их словам, полученные результаты позволят более точно контролировать маневр при минимальном расходе топлива и недопущении отклонений от курса. «Анализ динамики космических аппаратов позволяет прогнозировать отклонения и учитывать их при работе системы управления движением. Мы же предлагаем проектировать аппараты так, чтобы фокусировка реактивной тяги в нужном направлении происходила за счет естественных инерционных свойств самого аппарата», – рассказал руководитель Научно-исследовательской лаборатории «Динамика и управление движением летательных аппаратов» Самарского университета Антон Дорошин. Принцип реактивного движения предполагает, что масса аппарата меняется в момент выброса продуктов горения топлива, что и определяет сложную динамику системы. По словам ученых, отклонения происходят из-за того, что вектор реактивной тяги постоянно уводится угловым движением аппарата с заданного направления, из-за чего импульс «распыляется». Новый подход, по словам учёных, позволит заранее обеспечить оптимальную инерционно-массовую компоновку космического аппарата. За счет правильного расположения топлива и других агрегатов во внутреннем объеме аппарата можно добиться того, чтобы векторы отклонения импульса фокусировались бы сами по себе вдоль направления движения, не требуя дополнительной коррекции. «Прежде всего, наши результаты позволят уменьшить ошибки тормозных и разгонных импульсов с помощью фокусировки направления вектора тяги двигателя. При нашем подходе ось реактивного двигателя по спирали сворачивается к целевому направлению без каких-либо управляющих воздействий, что позволит свести к минимуму вероятность перехода на неправильную орбиту», – подчеркнул Дорошин. Научный коллектив намерен продолжить поиск новых возможностей для повышения эффективности ракетно-космической техники на основе анализа и синтеза сложной динамики механических систем. Исследования коллектива поддерживаются, в том числе Российским научным фондом, проект № 19-19-00085. Самарский университет – участник программы Минобрнауки России «Приоритет 2030». Исследования поведения динамических систем при возникновении хаотических режимов движения в Самарском университете проводятся в рамках гранта Российского научного фонда, в соответствии со стратегическим проектом «Космос для жизни» программы развития вуза.