ديناميك همبسته مداري و وضعيت فضاپيما در مسئله سه جرمي محدود شده بيضوي

كارشناسي ارشد

در طراحي مدارهاي نوين فضايي از محيط ديناميكي چند‌جرمي استفاده مي‌شود، كه عموماً با درك مسئله سه‌جرمي محدود شده پايه‌گذاري شده‌اند. با توجه به شرايط ديناميكي دقيق‌تر و پيچيده‌تر، طراحان ماموريت‌هاي فضايي مي‌توانند با درك عميق از نحوه‌ي چرخش بدنه فضاپيما، ماموريت‌هاي پيچيده‌تري را طراحي كنند. در اين تحقيق، حركت چرخشي با حركت مداري در مسئله سه‌جرمي محدود شده بيضوي تركيب شده است. در يك مدل ديناميكي بسيار پيچيده، مانند مسئله همبسته مداري و وضعيت سه‌جرمي محدود شده بيضوي، حل‌هاي دوره‌اي، ساختارهاي ديناميكي اساسي را توصيف مي‌كنند. رفتارهاي دوره‌اي بخشي از حركت كلي آشوب‌ناك مسئله هستند كه بر روي يك بازه زماني نامتناهي، كران‌دار مي‌شوند، بدون اينكه نيازي به انتگرال‌گيري در بازه زماني نامتناهي باشد. معادلات حركت اولر و سينماتيك كواترنيوني حركت چرخشي فضاپيما را توصيف مي‌كنند، در حالي كه حركت انتقالي مركز جرم در معادلات مسئله سه‌جرمي محدود شده بيضوي مدل‌سازي شده است. از الگوريتم‌هاي تصحيح براي اصلاح حل‌هاي دوره‌اي مداري و وضعيتي در اين مدل استفاده شده است. چگونگي استفاده از نگاشت پوينكار و روش جستجوي باقي‌مانده براي يافتن حدس‌هاي اوليه براي الگوريتم تصحيح شرح داده شده است. با فرض اين‌كه فضاپيما در حال گردش در مدارهاي لياپانوف و دورگرد است، از اين روش‌ها براي يافتن پاسخ‌هاي دوره‌اي در سيستم خورشيد-زمين و زمين-ماه براي فضاپيمايي با مشخصه‌هاي ساختاري مختلف، استفاده شده است. ساختار غني از راه حل‌هاي دوره‌اي ممكن، فضاي راه‌حل‌ها را در مسئله سه‌جرمي محدود شده بيضوي جذاب مي‌كنند. تحليل پايداري راه حل‌هاي دوره‌اي همبسته در اين تحقيق گنجانده شده است. در ميان راه‌حل‌هاي محاسبه شده، رفتارهاي چرخشي پايدار و رفتارهايي كه به آهستگي واگرا مي‌شوند، وجود دارند و ممكن است برنامه‌هاي جالب ماموريتي را ارائه دهند. محصول حل‌هاي دوره‌اي طبيعي اطلاعات ارزشمندي است كه باعث كنترل راحت‌تر مدار و وضعيت فضاپيما مي‌شود. حفظ موقعيت و كنترل وضعيت فضاپيما در هر حال مورد نياز است، علي‌رغم اين مهم، هزينه كنترل پايين‌تر موجب افزايش طول عمر كارآمد فضاپيما مي‌‌شود. فرضي كه در اين‌جا براي بررسي مسئله در نظر گرفته شده، بسيار نزديك به شرايط واقعي ماموريت‌هاي فضايي است، بنابراين، اين نتايج مي‌توانند براي طراحي ماموريت‌هاي جديد به كار برده شوند.

194030

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي فناوري ماهواره

دكتر كامران دانشجو