Автореферат (1149444)
Текст из файла
На правах рукописиТомилова Ирина ВладимировнаИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕКОВЫХ РЕЗОНАНСОВ НА ДОЛГОВРЕМЕННУЮ ОРБИТАЛЬНУЮ ЭВОЛЮЦИЮОКОЛОЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ01.03.01 – астрометрия и небесная механикаАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург – 2015Работа выполнена в Томском государственном университетеНаучный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорБордовицына Татьяна ВалентиновнаОфициальные оппоненты:Питьева Елена Владимировнадоктор физико-математических наук, старший научный сотрудник,заведующая лабораторией Института прикладной астрономии РАНШайдулин Вахит Шамильевичкандидат физико-математических наук,доцент кафедры небесной механики Санкт-Петербургского государственногоуниверситетаВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт астрономииРоссийской академии наукЗащита состоится 6 октября 2015 г.
в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.232.15 на базе Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 28, математикомеханический факультет, ауд. 2143.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. Горького СанктПетербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург,Университетская наб., 7/9 и на сайтеhttp://spbu.ru/science/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-ozashchite/details/12/465.Автореферат разосланУченый секретарь диссертационного совета“____” ___________ 2015 г.Миланова Ю.В.3Общая характеристика работыАктуальность проблемыПо данным НАСА (http://www.nasa.gov) в настоящее время в околоземном пространстве находится около 20000 объектов размером от 10 см и более.
Вся эта масса неуправляемых объектов движется по законам небесной механики в сложном поле сил,определяемом гравитационным влиянием Земли, Луны и Солнца, и постоянно создаетопасность столкновения с функционирующими объектами. Важным, но недостаточноизученным, возмущающим фактором в движении околоземных объектов являются вековые резонансы. Вековые резонансы – это наличие соизмеримости между скоростямиизменения долготы перицентра и долготы восходящего узла спутника с одной из собственных частот третьего тела (Луны или Солнца), к которым относятся среднее движениетретьего тела и скорости изменения их долгот перицентра и восходящего узла.Характерной особенностью влияния ряда вековых резонансов является возрастание эксцентриситета орбиты объекта, что существенным образом меняет положение орбиты в пространстве. В результате орбита отработавшего объекта становится отличнойот номинальной, что может приводить к столкновениям отработавших объектов с функционирующими.
Кроме того, при наложении резонансов, как мы покажем в дальнейшем, может возникать хаотичность в движении объектов.Из всего сказанного следует, что исследование влияния вековых резонансов надолговременную орбитальную эволюцию околоземных объектов является актуальным.Степень разработанностиПроблема влияния вековых резонансов на орбитальную эволюцию малых тел ненова.
Первые исследования в этом направлении были сделаны для искусственных спутников Земли (ИСЗ) М.Л. Лидовым (1961) в рамках двукратно осредненной задачи и впредположении, что влияние третьего тела ограничивается задачей Хилла. Аналогичныерезультаты для астероидов были получены почти одновременно Ё. Козаи (1962).В общем виде классификация основной части вековых резонансов в движенииИСЗ была дана Дж. Куком (1962).М.Л. Лидовым (1962) были построены вековые эволюционные уравнения путемдвукратного осреднения возмущающей функции по средним аномалиям спутника ивозмущающего тела.
М.Л. Лидовым и М.В. Ярской (1974) для этой системы уравненийисследованы некоторые интегрируемые случаи.В 1980 – 81 гг. вышли работы С. Хьюза, в которых давалось теоретическое описание явления. В этих работах впервые было показано, что правая часть векового уравнения для эксцентриситета зависит от долготы перицентра, а влияние вековых резонансовтем значительнее, чем больше эксцентриситет и большая полуось орбиты объекта. Кроме того, были выделены резонансные соотношения, которые зависят только от наклонения орбиты спутника и даны значения наклонений, для которых влияние каждого из4указанных резонансов должно быть максимальным. Следует отметить также, чтоС.
Хьюз впервые указал на возможность использования численного моделирования взадачах исследования вековых резонансов.В 1994 г. в обширной работе Дж. Джакалья в рамках аналитической теории былирассмотрены пять резонансов из классификации Дж. Кука, которые не связаны со средним движением третьего тела. Исследованию вековых резонансов, связанных со средним движением третьего тела, посвящены работы С.
Брейтера (1999 – 2001). Этим жеавтором рассмотрены особенности движения объекта в случае наложения двух вековыхрезонансов и методом сечений Пуанкаре показано, что это приводит к возникновениюхаоса в долговременной орбитальной эволюции.Все перечисленные выше работы выполнены аналитическими методами в рамкаходнократно и двукратно осредненных задач в предположении, что влияние третьего телаограничено задачей Хилла, а третье тело движется по невозмущенной круговой орбите.В последние десять лет интерес к проблеме влияния вековых резонансов на орбитальную эволюцию околоземных объектов возрос в связи с изучением особенностейдолговременной орбитальной эволюции отработавших объектов спутниковых радионавигационных систем (СРНС).
В первых двух работах (Chao, Gick, 2004; Rossi, 2008), выполненных в указанном направлении, были впервые применены совместно аналитический и численный подходы к исследованию проблемы, однако модель движения третьего тела была выбрана той же, что и у предшествовавших авторов. Основное внимание вэтих работах было уделено объектам системы GPS и будущей системы ГАЛИЛЕО. Таким образом, исследования требовали продолжения, как по линии уточнения методики,так и по линии расширения состава исследуемых объектов.Цели и задачи работыЦелью данной работы было построение численно-аналитической методики выявления и анализа вековых резонансов и исследование влияния вековых резонансов надолговременную орбитальную эволюцию околоземных объектов.Для реализации этой цели были решены следующие задачи: построена численно-аналитическая методика выявления и исследования вековых резонансов, причем в аналитической части методики в качестве модели движениятретьего тела использован эллипс с вращающимися линиями апсид и узлов, а для исследования орбитальной эволюции объектов использована высокоточная численная модельдвижения систем ИСЗ; выписаны все производные резонансных аргументов, способные приводить квозникновению вековых резонансов низких порядков; выявлены особенности динамической эволюции под действием вековых резонансов отработавших объектов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС,GPS, BEIDOU IGSO и рассмотрена проблема утилизации объектов системы ГЛОНАСС; сделана оценка распространенности вековых резонансов в околоземном орби-5тальном пространстве, выделены области орбитального пространства, где влияние рядавековых резонансов на долговременную орбитальную эволюцию объектов значительно; проведен MEGNO-анализ орбитальной эволюции объектов, подверженных одновременному влиянию нескольких резонансов, для определения условий возникновения хаотичности в их движении.Научная новизна работыНаучная новизна работы состоит в следующем: разработана численно-аналитическая методика выявления и исследования вековых резонансов; в аналитической части методики используется более полная, чем вработах других авторов, модель движения третьего тела, а именно, эллипс с вращающимися линиями апсид и узлов, такой подход оказался полезным при исследовании динамики приполярных объектов; для численного исследования влияния вековых возмущений применяется численная модель движения систем ИСЗ, обеспечивающая высокуюточность прогнозирования движения на больших интервалах времени; изучена динамическая эволюция отработавших объектов СРНС ГЛОНАСС,GPS и BEIDOU IGSO, показано, что влияние вековых резонансов существенно меняетхарактер движения этих объектов; оценена возможность использования влияния вековых резонансов для выбораорбит отработавших объектов, реально приводящих к их утилизации; получены сведения о распространенности вековых резонансов в околоземноморбитальном пространстве; определены условия возникновения хаотичности в движении объектов при наложении резонансов различных типов.Теоретическая и практическая значимость работыРазработана более полная по сравнению с существующими (Chao, Gick, 2004;Rossi, 2008) численно-аналитическая методика выявления и исследования влияния вековых резонансов на орбитальную эволюцию околоземных объектов.
Применение этойметодики позволило увеличить перечень резонансных соотношений низких порядков,многие из которых оказались значимы для эволюции объектов на приполярных орбитах.Проанализирована степень распространенности вековых резонансов в околоземном орбитальном пространстве и выявлены области этого пространства, где эти резонансы сохраняют устойчивые конфигурации и их влияние особенно существенно.Исследовано влияния вековых резонансов на орбитальную эволюцию отработавших объектов СРНС, которое показало, что объекты всех существующих и разрабатываемых навигационных систем подвержены влиянию большого количества вековых резонансов, и это необходимо учитывать при выборе параметров орбит утилизации. В работе приведен подбор возможных орбит утилизации для объектов системы ГЛОНАСС.6Методология и методы исследованияМетодологией исследования являются законы динамики небесных тел, а в качестве основного метода исследования используется численно-аналитическое моделирование.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
