Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное изучение и освоение космического пространства вызывает интерес я создаст необходимость решения различных проблем движения космических аппаратов и искусственных спутников Земли. При длительном пребывании человека и космическом полете одной из основных проблем является радиационная защита обитаемых отсеков и биологических комплексов орбитальных станций. Развиваются системы активной защиты, использующей для отклонения потоков заряженных частиц электрические или магпктпые поля. Однако защитный экран, взаимодействующий с магпитпым полем Земли, оказывает существенное влияние па движение космического аппарата, и в частности на его вращение относительно центра масс. Изучение различных аспектов вращательного движения искусственного спутника, снабженного системами активной защиты, имеет как чисто теоретическое, так и практическое значение и является актуальной задачей.
Цель работы состоит в том, чтобы найти возможные режимы регулярных прецессий у спутника, имеющего экран электростатической защиты различной формы (сфера, цилиндр и оболочка вращения произвольной формы) и различлого расположения относительно спутника (симметричный экран - центр экрана совпадает с центром масс спутника, асимметричный экран- центр экрана смещен относительно центра масс), а также исследовать условия устойчивости пайдеппых режимов. Рассматривается динамически симметричный спутник, даиясущийся по круговой экваториальной орбите в гравитационном и магнитном полях Земли. Под регулярной прецессией ИСЗ понимают такое движение, при котором ось динамической симметрии спутника находится в равновесии относительно орбитальной системы координат, а сам спутник вращается вокруг этой оси с постоянной угловой скоростью. При таком движении ось динамической симметрии ИСЗ прецесснрует в абсолютном пространстве, связанном с неподвижными звездами.
Методы исследования. Для решения поставленной задача в диссертации используются классические методы теоретической механики.Применяются уравнения Эйлера - Пуассона. Для решения вопроса об устойчивости пайдеппых стадиовар-
ных режимов используется прямой метод Ляпунова. Применяется теорема Руша [3] об использовании первых интегралов для построения функции Ляпунова. Кроме того, d каждом случае проводится исследование системы линейного приближения.
Научная новизна работы состоит в том, что для ИСЗ с защитным екраном различной формы, в том числе а оболочки вращения произвольной формы, найдены возможные режимы регулярных прецессий как для случаев, когда центр заряда экрана совпадает с центром масс спутника (симметричный экран), так и для случаев, когда центр заряда экрана смещен относительно центра масс по оси динамической симметрии спутника (асимметричный DKpan). Для всех найденных регулярных прецессий получены достаточные условия устойчивости и в результате исследования линейных систем найдены также необходимые условия устойчивости по первому приближению. Все полученные результаті,; приведены в виде аналитических выражений, а также в виде графиков.
Практическая ценность состоит в том, что получена возможность найти для конкретного набора параметров спутника, экрана и орбиты возможные регулярные прецессии и установить их устойчивость дли неустойчивость. Полученные результаты имеют и самостоятельное теоретическое значение в изучении перманентных вращений твердого тела с закрепленной точкой под действием гравитационных моментов и моментов лорен-цевых сил.
Апробацхш работы и публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались яа семинарах кафедры теоретической и прикладной механика и лаборатории прикладной механики НИИММ СПбГУ, по теме диссертации опубликована одна работа.
Структура и объел» работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка литературы. Каждая глава состоит из двух частей. Обший объем работы 131 стр. машинописного текста. Библиография содержит 33 наименования. В диссертация имеется 29 рисунков.