Диссертация (1149445), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Лидовым, а также методика анализа топологической структуры частныхрешений, ориентированная на использование при проектировании высоко-апогейных орбит.В последние десять лет интерес к проблеме влияния вековых резонансов на орбитальнуюэволюцию околоземных объектов возрос в связи с изучением особенностей долговременнойорбитальной эволюции отработавших объектов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). В первых двух работах (Chao, Gick, 2004; Rossi, 2008), выполненных в указанномнаправлении, были впервые применены совместно аналитический и численный подходы к исследованию проблемы, однако модель движения третьего тела была выбрана той же, что и упредшествовавших авторов.
Основное внимание в этих 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 ианализа вековых резонансов и исследование влияния вековых резонансов на долговременнуюорбитальную эволюцию околоземных объектов искусственного происхождения.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 движения третьего телаиспользован эллипс с вращающимися линиями апсид и узлов, а для исследования орбитальнойэволюции объектов использована высокоточная численная модель движения систем ИСЗ; выписаны все производные резонансных аргументов, способные приводить к возникновению вековых резонансов низких порядков; выявлены особенности динамической эволюции под действием вековых резонансовотработавших объектов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС, GPS, BEIDOUIGSO и рассмотрена проблема утилизации объектов системы ГЛОНАСС; сделана оценка распространенности вековых резонансов в околоземном орбитальномпространстве, выделены области орбитального пространства, где влияние ряда вековых резонансов на долговременную орбитальную эволюцию объектов наиболее значительно;7 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 вековыхрезонансов; в аналитической части методики используется более полная, чем в работах другихавторов, модель движения третьего тела, а именно, эллипс с вращающимися линиями апсид иузлов, такой подход оказался полезным при исследовании динамики приполярных объектов;для численного исследования влияния вековых возмущений применяется модель движения систем ИСЗ, обеспечивающая высокую точность прогнозирования движения на больших интервалах времени; изучена динамическая эволюция отработавших объектов СРНС ГЛОНАСС, GPS иBEIDOU IGSO, показано, что влияние вековых резонансов существенно меняет характер движения этих объектов; оценена возможность использования влияния вековых резонансов для выбора орбитотработавших объектов, реально приводящих к их утилизации; получены сведения о распространенности вековых резонансов в околоземном орбитальном 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 этой методики позволило увеличить перечень резонансных соотношений низких порядков, многие из которых оказались значимы для эволюции объектов на приполярных орбитах.Применение разработанной методики позволило проанализировать степень распространенности вековых резонансов в околоземном орбитальном пространстве и выявить те областиэтого пространства, где эти резонансы сохраняют устойчивые конфигурации и их влияние особенно существенно.8Исследование влияния вековых резонансов на орбитальную эволюцию отработавшихобъектов СРНС показало, что объекты всех существующих и разрабатываемых навигационныхсистем подвержены влиянию большого количества вековых резонансов, и это необходимо учитывать при выборе параметров орбит утилизации. В работе приведен подбор возможных орбитутилизации для объектов системы ГЛОНАСС.Методология и методы исследованияМетодологией исследования являются законы динамики небесных тел, а в качестве основного метода исследования используется численно-аналитическое моделирование.
Исследование влияния вековых резонансов на долговременную орбитальную эволюцию околоземныхобъектов проводилось при помощи численно-аналитической методики, состоящей из следующих этапов: вычисление частот вековых возмущений аналитическим способом; численное моделирование долговременной орбитальной эволюции при помощи программного комплекса «Численная модель движения систем ИСЗ» (Бордовицына и др., 2009),который в отличие от специальных программ ORDEM, MASTER и SDPA (Назаренко, 2013)предназначенных для прогнозирования движения и распределения космического мусора, позволяет решать широкий круг задач динамики околоземных объектов; численное исследование эволюции во времени резонансных аргументов, построениединамических портретов вековых резонансов; MEGNO-анализ орбитальной эволюции.Положения, выносимые на защиту предложенная численно-аналитическая методика выявления вековых резонансов иисследования их влияния на движение неуправляемых околоземных космических объектов существенно расширяет возможности исследования; результаты исследования долговременной динамической эволюции отработавшихобъектов СРНС показывают, что под действием вековых резонансов основные элементы орбитобъектов, особенно эксцентриситет, претерпевают значительные долгопериодические изменения и это налагает ограничения на способы утилизации объектов СРНС; оценки распространенности вековых резонансов в околоземном орбитальном пространстве, позволяют утверждать, что область наибольшего влияния вековых резонансов начинается от значений большой полуоси 20000 км и наклонений 45 , особенно значительно этовлияние на высоких приполярных орбитах;9 хаотичность орбитального движения объектов возникает при наложении вековых иорбитального резонансов, а также при наложении на устойчивый вековой резонанс одного илинескольких резонансов, для которых критический аргумент меняет либрационный характер изменения на циркуляционный и обратно.Степень достоверности и апробация результатовДостоверность полученных результатов подтверждается данными 20-летних наблюдений эволюции орбит ИСЗ Эталон-1 и -2, а также данными об эволюции отработавших объектовсистемы GPS.По результатам исследований опубликовано 20 работ (Александрова, Томилова, Бордовицына, 2014; Бордовицына и др., 2009; Бордовицына, Томилова, 2011; Бордовицына, Томилова, Чувашов, 2011; Бордовицына, Томилова, Чувашов, 2012; Бордовицына, Томилова, 2013a;Бордовицына, Томилова, 2013b; Бордовицына, Томилова, 2013c; Бордовицына, Томилова, Чувашов, 2014; Бордовицына, Томилова, 2014a; Бордовицына, Томилова, 2014b; Бордовицына,Томилова, 2015; Томилова, Бордовицына, 2010; Томилова, 2011; Томилова, Бордовицына, 2012;Томилова, Чувашов, 2012; Томилова, Чувашов, Бордовицына, 2012; Томилова, 2013; Томилова,Чувашов, Бордовицына, 2013a; Томилова, Бордовицына, Чувашов, 2013b), из них 12 в изданиях,рекомендуемых ВАК для публикации научных работ.Результаты работы вошли в список важнейших достижений астрономических учреждений России за 2014 г.
по тематике секции 17 «Небесная механика» Научного Совета РАН поастрономии.Полученные результаты исследований докладывались на 12 научных конференциях:1. «Математическое и физическое моделирование опасных природных явлений и техногенных катастроф». Всероссийская научная конференция с участием зарубежных ученых(г. Томск, 18 – 20 октября 2010 г.).2.«Физика космоса». 40-я международная студенческая научная конференция(г. Екатеринбург, 31 января – 4 февраля 2011 г.).3.
«Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики». VII Всероссийская конференция посвященная 50-летию полета Ю.А. Гагарина и 90-летию со дня рожденияоснователя и первого директора НИИ ПММ ТГУ А.Д. Колмакова (г. Томск, 12 – 14 апреля 2011г).4. «Околоземнаяастрономия».Международнаяконференция(г. Красноярск,5 – 10 сентября 2011 г.)5.«Современные проблемы прикладной математики и информатики». Международнаямолодежная конференции в рамках Фестиваля науки (г. Томск, 19 – 21 сентября 2012 г.).106.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
