علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

رویکردی نوآورانه به منظور شناسایی مدارهای متناوب بادبان خورشیدی در مساله سه جسم محدود شده دایروی غیرخودمختار

نوع مقاله : مقاله منتخب

نویسندگان
1 دانشگاه تهران، دانشکدگان علوم و فناوری های میان رشته ای
2 دانشگاه تهران
3 دانشکده فناوری های نوین- دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
بادبان‌های خورشیدی در حال حاضر به طور گسترده‌ای برای کاربردهای متنوع فضایی، از جمله مأموریت‌های اعماق فضا، مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیشتر این کاربردها در چارچوب مسئله سه‌جسمی خورشید-زمین تعریف می‌شوند، در حالی که پژوهش‌های اندکی به بررسی پتانسیل بادبان‌های خورشیدی در مسئله سه‌جسمی زمین-ماه پرداخته‌اند. هدف این مقاله، شناسایی مدارهای دوره‌ای جدید برای بادبان‌های خورشیدی در چارچوب مسئله سه‌جسمی زمین-ماه است. با افزودن شتاب ناشی از فشار تابشی بادبان خورشیدی به مسئله سه‌جسمی زمین-ماه، سیستم به یک سیستم غیرخودمختار تبدیل می‌شود، که این امر روش‌های متداول استخراج مدارهای دوره‌ای را تغییر می‌دهد. در این پژوهش، مسئله شناسایی مدارهای دوره‌ای بادبان خورشیدی در مساله سه جسم محدود شده دایوری زمین-ماه، به عنوان یک مسئله دو مقدار مرزی مورد تحلیل قرار گرفته و بدین منظور، ابتدا حدس‌های اولیه مدارهای دوره‌ای یک فضاپیمای ساده، بدون در نظر گرفتن شتاب بادبان خورشیدی، از طریق نگاشت پوانکاره به دست می‌آید. سپس شرایط اولیه دقیق این مدارهای دوره‌ای با استفاده از یک الگوریتم اصلاح دیفرانسیلی تعیین می‌شود. به منظور اعتبارسنجی رویکرد پیشنهادی، مدارهای استخراج‌شده رسم و از نظر پایداری با مدارهای دوره‌ای یک فضاپیمای بدون بادبان خورشیدی مقایسه خواهند شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Y. Tsuda and et al., “Achievement of IKAROS—Japanese deep space solar sail demonstration mission,” Acta Astronaut., vol. 82, no. 2, pp. 183–188, 2013.
[2] J. Lievre, “Solar sailing attitude control of large geostationary satellite,” in Automatic Control in Space 1985, Elsevier, pp. 29–32,1986.
[3] A. Colagrossi and M. Lavagna, “Preliminary results on the dynamics of large and flexible space structures in Halo orbits,” Acta Astronaut., vol. 134, pp. 355–367, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.02.020.
[4] M. Xu and S. Xu, “Structure-Preserving Stabilization for Hamiltonian System and its Applications in Solar Sail,” J. Guid. Control. Dyn., vol. 32, no. 3, pp. 997–1004, May 2009, doi: 10.2514/1.34757.
[5] H. D. Curtis, Orbital mechanics for engineering students. Butterworth-Heinemann, 2013.
[6] K. I. Alvarado and S. K. Singh, “Orbit maintenance via homeomorphic, periodic orbit revs in the Elliptic Restricted Three-Body Problem,” in Proceedings of the 2023 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Big Sky, MT, USA, pp. 13–17,2023.
[7] V. Y. Kezerashvili and R. Y. Kezerashvili, “Theoretical approach to circular solar sail deployment,” Adv. Sp. Res., vol. 73, no. 9, pp. 4731–4741, 2024.
[8]  E. Abbasali and M. Bakhteiari, “Restricted three body problem considering the perturbations of both oblate massive primaries,” J. Aerosp. Sci. Technol., vol. 13, no. 2.
[9] A. Soumakh, K. Raeisi, O. Negarash, and M. Navabi, “Orbital altitude increase maneuver using an ideal solar sail up to the L1 Lagrange point for a Galileo satellite located in MEO orbit,” presented at the International Conference of the Iranian Aerospace Society, 2014.
[10] M.-H. Salehnia, J. Shirazi, and R. Esmailzadeh, “Attitude control of an Earth-pointing satellite using solar panels without azimuth angle and gyroscope measurements,” presented at the International Conference of the Iranian Aerospace Society, 2013.
[11]  E. Abbasali, A. Kosari, and M. Bakhtiari, “Effects of oblateness of the primaries on natural periodic orbit-attitude behaviour of satellites in three body problem,” Adv. Sp. Res., 2021.
[12]  E. I. Abouelmagd, A. A. Alshaery, and F. Gao, “New dynamical system for circular satellites relative motion,” Chaos, Solitons & Fractals, vol. 182, p. 114879, 2024.
[13] M. Bakhtiari, E. Abbasali, and K. Daneshjoo, “Minimum Cost Perturbed Multi-impulsive Maneuver Methodology to Accomplish an Optimal Deployment Scheduling for a Satellite Constellation,” J. Astronaut. Sci., vol. 70, no. 3, p. 18, 2023.
[14] D. Lichodziejewski, B. Derbes, K. Slade, and T. Mann, “Vacuum deployment and testing of a 4-quadrant scalable inflatable rigidizable solar sail system,” in 46th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, 2005, p. 2122.
[15] J. ACORD and J. Nicklas, “Theoretical and Practical Aspects of Solar Pressure Attitude Controlfor Interplanetary Spacecraft,” in Guidance and Control Conference, 1964, p. 327.
[16] P. Musen, “The influence of the solar radiation pressure on the motion of an artificial satellite,” J. Geophys. Res., vol. 65, no. 5, pp. 1391–1396, 1960.
[17] K. C. Howell, “Three-dimensional, periodic,‘halo’orbits,” Celest. Mech., vol. 32, no. 1, pp. 53–71, 1984.
[18] V. K. Srivastava, J. Kumar, and B. S. Kushvah, “Regularization of circular restricted three-body problem accounting radiation pressure and oblateness,” Astrophys. Space Sci., vol. 362, no. 3, p. 49, 2017.
 
 
 
 
 
دوره 5، شماره 2
شماره دهم - اسفند 1404
اسفند 1404
صفحه 14-22

  • تاریخ دریافت 08 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 03 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 17 بهمن 1403