Розглянуто можливість створення аеромагнітної системи відведення об'єктів космічного сміття з низьких навколоземних орбіт. Особливістю конструкції даної аеромагнітної системи відведення є застосування магнітних органів керування відносним положенням аеродинамічного елементу з використанням постійних поворотних магнітів, що екрануються за допомогою спеціальних капсул екранів зі створами. Слід зазначити, що ця система пропонується для аеродинамічно нестійких космічних апаратів. Також, для аналізу працездатності і переваг застосування аеромагнітної системи відведення з постійними магнітами було запропоновано відповідний дискретний закон керування магнітними органами. Керування відносним положення аеродинамічного елементу в орбітальній системі координат здійснюється з метою орієнтації і стабілізації його перпендикулярно до динамічного потоку атмосфери, що набігає. Проведене математичне моделювання орбітального руху космічного апарату під час відведення за допомогою аеромагнітної системи з постійними магнітами з різних орбіт. Було визначено, що при здійсненні стабілізації аеродинамічного елементу перпендикулярно до вектору динамічного потоку атмосфери, що набігає, час відведення зменшується на 25 % у порівнянні з неорієнтованим пасивним відведенням. Однак ця перевага у часі відведення властива лише для аеродинамічних елементів, площа Міделя яких значно більша за четверту частину площі повної поверхні. Так, слід зазначити, що проектування аеромагнітних систем відведення доцільно лише із використанням аеродинамічних вітрильних елементів, що розгортаються, і зовсім не є ефективним для великих надувних елементів. Таким чином, розробка аеромагнітної системи відведення об'єктів космічного сміття з органами керування на постійних магнітах розширює межі ефективного застосування аеродинамічних вітрильних систем. В свою чергу, застосування магнітних органів з постійними магнітами дає новий напрямок для подальших досліджень керування орієнтацією великогабаритних космічних систем при мінімальних витратах палива та бортової енергії Ключові слова: аеромагнітна система відведення, постійні магніти, космічний апарат, дискретний закон керування

37 tiveness criteria are chosen in accordance with the tasks of space missions to be solved by a certain spacecraft. For example, to solve problems of precision navigation and remote Earth monitoring (REM) from satellites, spacecraft relative motion control systems are used. They provide the high

No abstract

No abstract

An approach to determine the force transmitted by the plasma plume of an ion thruster to an orbital object immersed in it using its central projection on a selected plane is proposed. A photo camera is used to obtain the image of the object central projection. The algorithms for the calculation of the transmitted force are developed including the determination of the object contour and the correction of the error due to a camera offset from the ion beam axis, and the computation of the fraction of the ion beam that impinges on the object surface.

No abstract

Вступ. Розглянуто питання створення системи керування космічного апарату для безконтактного видалення космічного сміття з використанням технології «Пастух з іонним променем». Ця система необхідна для того, щоб забезпечити умови ефективної передачі іонним променем гальмуючого імпульсу об'єкту космічного сміття в фазі відведення. Проблематика. При синтезі та аналізі системи необхідно враховувати вплив іонного променя, широкий спектр орбітальних збурень, неточності визначення відносного положення та реалізації керуючих впливів, нестаціонарність і параметричну невизначеність об'єкта керування, а також обмеження на керування. Мета. Синтез системи керування відносним рухом космічного апарату для безконтактного видалення космічного сміття. Матеріали й методи. Для синтезу системи використано метод змішаної чутливості. Вимоги до регулятора задано в частотній області за допомогою обраних вагових функцій. Аналіз робастності системи виконано на базі методології структурованих сингулярних чисел. Результати. Робастність системи та відповідність заданим вимогам підтверджено як за допомогою формального критерію, так і шляхом комп'ютерного моделювання. Показано, що раціональне зниження вимог до точності керування дозволяє істотно знизити витрату робочого тіла на підтримку відносного положення при збереженні прийнятної швидкості відведення космічного сміття. Висновки. Синтезовано систему керування, яка забезпечує необхідний компроміс між робастною стійкістю, якістю і витратами на керування з урахуванням широкого спектра розглянутих збурень. К л ю ч о в і с л о в а: система керування, відносний рух, космічне сміття, концепція «Пастух з іонним променем», робастна стійкість.

Introduction. The research deals with the development of a spacecraft control system for contactless space debris removal using the "ion beam shepherd" technology. Such a system is necessary to provide conditions for effective transfer of decelerating impulse to a space debris object by ion beam in the deorbiting phase.Problem Statement. The design and analysis of the system has to be carried out taking into account the ion beam effects, a wide range of orbital disturbances, inaccuracies in determining the relative position and implementing the control actions, time-varying and parametric uncertainty, and limitations on the control actions.Purpose. The purpose is to design a system to control spacecraft relative motion for contactless space debris removal. Materials and Methods. The mixed sensitivity approach is applied to the system design. The requirements for the controller are specified in the frequency domain using the selected weight functions. The structured singular values methodology is used to analyze the system robustness.Results. The system robustness and compliance with specified requirements have been confirmed both by a formal criterion and by computer simulation. A rational softening of the requirements for the control accuracy enables reducing significantly the propellant mass needed to maintain the relative position keeping an acceptable rate of space debris removal.Conclusion. The designed control system provides a compromise between robust stability, performance, and costs of control under the impact of a wide range of disturbances.