A simple control scheme for the problem of spacecraft transfer into a target orbit with releasing the separable part of its launch vehicle into the Earth's atmosphere

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

This paper considers the idea of reducing near-Earth space debris by releasing the spent additional fuel tank (AFT) and the booster's central block (CB) into the Earth's atmosphere. The spacecraft transfer from a reference circular orbit of an artificial Earth satellite to a target elliptical orbit is optimized. The transition maneuvers are carried out using a booster with a high limited-thrust engine and the AFT. The second zonal harmonic of the Earth's gravitational field is taken into account. A simplified model of spacecraft control is considered: the direction of the thrust vector on each of the active segments are determined by two angles that depend linearly on time.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. I. Proskuryakov

Lomonosov Moscow State University Baku Branch

Author for correspondence.
Email: ap_91@mail.ru
Azerbaijan, Baku

References

  1. Григорьев И.С., Проскуряков А.И. Оптимизация перелета КА со сбросом дополнительного топливного бака и разгонного блока в атмосферу Земли // Aвтоматика и телемеханика. 2023. № 3. C. 22–43.
  2. Григорьев И.С., Проскуряков А.И. Задача выведения на целевую орбиту космического аппарата максимальной массы с использованием двигателя ограниченной тяги и сбросом отделяемых частей средств выведения в атмосферу Земли // Aвтоматика и телемеханика. 2024. № 1. C. 21–46.
  3. Григорьев И.С., Григорьев К.Г. К проблеме решения в импульсной постановке задач оптимизации траекторий перелетов космического аппарата с реактивным двигателем большой тяги в произвольном гравитационном поле в вакууме // Косм. исслед. 2002. Т. 40. № 1. C. 88–111.
  4. Григорьев И.С. Методическое пособие по численным методам решения краевых задач принципа максимума в задачах оптимального управления. М.: Изд-во Центра прикладных исследований при мех.-мат. факультете МГУ, 2005.
  5. Григорьев К.Г., Григорьев И.С., Заплетин М.П. Практикум по численным методам в задачах оптимального управления. М.: Изд-во Центра прикладных исследований при мех.-мат. факультете МГУ, 2007.
  6. Хайрер Э., Нерсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Пер. с англ. М.: Мир, 1990.
  7. Исаев В.К., Сонин В.В. Об одной модификации метода Ньютона численного решения краевых задач // Ж. вычисл. мат. и мат. физики. 1963. № 6(3). С. 1114–1116.
  8. Федоренко Р.П. Введение в вычислительную физику. М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та, 1994.
  9. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на ФОРТРАНе. Пер. с англ. М.: Мир, 1977.
  10. Дубошин Г.Н. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. М.: Наука, 1976. 864 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Spacecraft flight trajectories (small dotted line — simplified model, large dotted line — problem with high limited thrust: O — reference orbit, 1 — first passive section, 3 — third passive section, C — target orbit)

Download (2KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Spacecraft flight trajectories (small dotted line — simplified model, large dotted line — problem with high limited thrust: — moment of end of first passive section, — moment of spacecraft transition to orbit touching conditional boundary of atmosphere, τbez — moment of spacecraft entry to “safe” orbit, 2 — second passive section (section of DTB discharge))

Download (11KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences