Платим блогерам
Блоги
amv212
Новый алгоритм искусственного интеллекта может существенно сократить время вывода на орбиту Марса космических аппаратов

реклама

Запуск космического аппарата на орбиту Марса довольно непростая задача. Перед тем как приступить к сбору информации и данных, зонды должны выйти на определенную низковысотную орбиту. Для выхода на эту орбиту, спутники используют технику, называемую аэроторможением, которая прижимает аппарат к верхней части планетарной атмосферы. Чтобы достичь максимального сопротивления, орбитальный аппарат снижает высоту с помощью солнечных батарей. Однако для выполнения этой процедуры необходимы определенные запасы топлива и очень много времени, (обычно до полугода).


Вывод аппарата на оптимальную орбиту Марса требует времени, энергии и денег. Credit: Pixabay

реклама

 

Инженеры из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн усовершенствовали этот процесс, что позволит сэкономить время, энергию и деньги.

"Полет на Марс занимает от шести до девяти месяцев", - говорит Зак Путнам, профессор аэрокосмической инженерии в университете. "Мы не можем повлиять на это обстоятельство, но думаем, что можем сократить время, необходимое для вывода аппарата на низкую орбиту. А сэкономленное на борту топливо будет использоваться для других целей, например, чтобы космический аппарат дольше оставался в рабочем состоянии".

Инженеры создали алгоритм, который в режиме реального времени управляет положением солнечных батарей спутника, что позволяет контролировать степень сопротивления, создаваемого космическим аппаратом. Алгоритм включает режимы управления для ограничения скорости нагрева или тепловой нагрузки при попытке воспользоваться преимуществами снижения энергии. Затем данную процедуру можно применять для управления аппаратом во время прохождения атмосферы, контролируя нагрев и расход энергии. Этот процесс позволяет спутнику двигаться более точно в рамках эксплуатационных возможностей и гораздо быстрее осуществлять аэроторможение.

Аэроторможение состоит из трех фаз: фаза входа, основная фаза и фаза выхода.

Во время первой фазы инженеры направляют космический аппарат на уменьшение периапсиса (ближайшей к Марсу точки на орбите) по одной орбите за раз, переводя аппарат с высоты выхода на орбиту Марса на высоту аэроторможения. Эта фаза используется как период калибровки, чтобы изучить плотность атмосферы и то, как орбитальный аппарат ведет себя во время и после аэроторможения. Обычно она длится около недели или пяти орбит вокруг Красной планеты.

Основная фаза является самой продолжительной и может длиться около пяти с половиной месяцев. Как только спутник достигает рабочей высоты (при достижении необходимой плотности атмосферы), начинается основной этап аэроторможения. Орбитальному аппарату дается команда на снижение орбиты. Если высота будет слишком мала, аппарату грозит перегрев. Если высота окажется слишком большой, аэроторможение завершится слишком поздно. Поэтому время от времени выполняются небольшие тяговые маневры, чтобы удержать спутник в заданном "коридоре", повышая или понижая высоту его периапсиса.

Фаза выхода - самая короткая по продолжительности и длится около пяти дней. Здесь орбитальный аппарат увеличивает свой периапсис, в результате чего орбита уменьшается более медленно. Когда апоапсис (самое дальнее расстояние от Марса, которого достиг космический аппарат на своей орбите) уменьшится до 280 миль (450 километров), аппарат выйдет из атмосферы, и аэроторможение будет завершено.

Путнам считает, что новый процесс кардинально  изменит принцип работы будущих марсианских орбитальных аппаратов.

"Это программное обеспечение значительно уменьшит нашу зависимость от наземных станций", - сказал он. "Если мы сможем автоматизировать этот процесс на космическом корабле, нам придется лишь раз в неделю проверять его работу, что позволит значительно снизить затраты. И делать это можно будет на нескольких спутниках одновременно".

Исследование было опубликовано в Journal of Guidance, Control and Dynamics.

Недавно французские учёные из  Университета Париж-Сакле предложили интересную теорию которая которой гласит, что более трех миллиардов лет назад на поверхности древнего Марса существовал жидкий океан. В то время климатические условия на Красной планете был очень похожи климат современной Землю.

Источники:
https://en.wikipedia.org/wiki/Aerobraking
https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.G006171

1
Показать комментарии (1)

Популярные новости

Популярные статьи

Сейчас обсуждают