Развитие теоретических основ и методов проектирования траекторий и управления орбитальным движением космических аппаратов

Целью исследования является развитие теоретических основ, методов и программно-математического обеспечения для проектирования траекторий, вычисления и оптимизации программ управления движением космических аппаратов (КА) и проектно-баллистического анализа перспективных космических миссий. Для достижения этой цели решаются следующие задачи: 1. Разработка метода оптимизация схемы выведения КА на высокую эллиптическую орбиту (ВЭО) с использованием комбинации двигателей большой и малой тяги 2. Разработка метода оптимизации межорбитальных траекторий с ограничением на минимальную высоту перигея и максимальную высоту апогея 3. Разработка метода оптимизации низкоэнергетических лунных перелетов с использованием комбинации двигателей большой и малой тяги. 4. Развитие методов оптимизации выведения КА на целевые орбиты с использованием комбинации двигателей большой и малой тяги. 5. Развитие теории и методов оптимизации импульсных межорбитальных перелетов. 6. Разработка методов проектирования орбитальных конфигураций КА ДЗЗ, методов расчета схем выведения для формирования орбитальных группировок и управления орбитальным движением таких КА. 7. Разработка методик и программного обеспечения для преобразования параметров движения КА на ВЭО, полученных в результате измерений траекторных параметров, в согласованный формат для использования в абонентской аппаратуре и обратно и расчета целеуказаний для наведения антенн наземных станций. 8. Разработка методики и программного обеспечения для оптимизации режимов работы и энергопотребления космических аппаратов в составе многоспутниковой орбитальной группировки. 9. Развитие метода многократной стрельбы в комбинации с параллельными вычислениями для оптимизации многовитковых траекторий с неизвестной структурой. 10. Развитие метода оптимизации межпланетных перелетов с использованием комбинации двигателей большой и малой тяги и многократных гравитационных маневров. 11. Разработка методики и программного обеспечения для баллистического анализа довыведения на геостационарную орбиту перспективных КА, созданных на платформе «Экспресс-1000» при выведении ракетами-носителями среднего класса 12. Развитие метода продолжения оптимальных траекторий КА с идеально-регулируемым двигателем ограниченной мощности в оптимальные траектории КА с двигателем ограниченной тяги (новые подходы к регуляризации независимой переменной и использованию сглаженного представления релейной функции тяги для улучшения сходимости и вычислительной устойчивости). Регуляризация дифференциальных уравнений продолжения в окрестности точки перестройки структуры траектории. 13. Разработка методов и программного обеспечения для расчета управления орбитальным движением сервисного КА при решении задач обслуживания кооперируемых и некооперируемых КА на геостационарной орбите. 14. Развитие методов оптимизации многовитковых перелетов между низкими орбитами с учетом нецентральности гравитационного поля Земли и аэродинамического сопротивления. 15. Разработка предложений по конфигурации орбитальной структуры и проектно-баллистический анализ национальной гибридной системы связи. Актуальность задач проектирования траекторий и управления орбитальным движением связана с необходимостью решения новых прикладных и научных задач с использованием космических аппаратов, повышения эффективности космических полетов и обеспечения безопасности космической деятельности. Разработанные в результате выполнения проекта методы и программное обеспечение предполагается использовать при реализации перспективных проектов в области спутниковой связи. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании перспективных систем дистанционного зондирования Земли и космических аппаратов для фундаментальных космических исследований. Будут разработаны новые методы проектирования траекторий космических аппаратов и получены новые теоретические и прикладные результаты.