Студентка из Самары разработала план по исследованию Фобоса
Студентка из Самары рассчитала оптимальные условия для успешной миссии по изучению одного из спутников Марса — Фобоса. Для этого она смоделировала орбиты и определила начальные скорости космического аппарата. Полученные данные пригодятся при проектировании полетов не только к спутникам Марса, но и к другим небесным телам.
Концепцию представила студентка Института авиационной и ракетно-космической техники Самарского университета имени Королева Анастасия Романенко под научным руководством Владимира Асланова. «Изучение Фобоса с помощью космических аппаратов представляет собой достаточно сложную задачу из-за особенностей этого марсианского спутника — у него очень маленькая плотность, поэтому обычные кеплеровские орбиты, на которых работают космические аппараты вокруг Земли или Луны, в случае с Фобосом использовать не получится, необходимо рассматривать движение по квазиспутниковым орбитам», — пояснила она.
Фобос, который внешне напоминает гигантскую картофелину, испещрен кратерами и загадочными многокилометровыми параллельными траншеями глубиной до 20 м и шириной до 200 м. Внутри, как предполагают ученые, Фобос пористый и неравномерный, поэтому и гравитационное поле у него слабое и непостоянное. Для работы со столь малоизученным объектом автор концепции предлагает использовать квазиспутниковые орбиты — особые траектории в форме вытянутого эллипса, которые проходят вне сферы основного гравитационного влияния малого небесного тела (того же Фобоса) и при этом подвержены воздействию гравитации со стороны более крупного и далекого небесного тела (например, Марса).
Объекты, движущиеся по квазиспутниковым орбитам, ведут себя почти как спутники, но держатся на некотором отдалении от своего «хозяина» — в то же время они периодически, пусть и не очень близко, проходят мимо него по квазиспутниковой орбите.
«С точки зрения астродинамики, квазиспутниковые орбиты могут быть у многих космических тел, в том числе, например, и у Луны. Но в подавляющем большинстве случаев, для таких объектов как Луна, их использование, в рамках известных на сегодняшний день задач космонавтики, не имеет большого практического смысла — все актуальные задачи решаются с помощью традиционных кеплеровских орбит. Однако исследования Фобоса и других подобных ему тел необходимо проводить с помощью квазиспутниковых орбит», — подчеркивает Романенко.
В рамках научного исследования рассматривались орбиты высотой около 22 км. Они подходят, например, для мониторинга поверхности Фобоса или доставки на марсианский спутник автоматической исследовательской станции.
С учетом высоты орбиты, автор с помощью компьютерного моделирования определила диапазон начальных скоростей, необходимых для того, чтобы космический аппарат находился на орбите как можно дольше, не падая при этом на Фобос и не улетая к Марсу. Как показали расчеты, если начальная скорость космического аппарата менее 12,75 м/с, то аппарат вскоре сходит с орбиты и падает на поверхность Фобоса. Если же его начальная скорость превышает 13,15 м/с, то аппарат спустя некоторое время покидает орбиту Фобоса и становится спутником Марса.
«Орбита исследовательского спутника остается стабильной, если начальная скорость аппарата находится в диапазоне от 12,75 м/с до 13,15 м/с. При этом аппарат сможет оставаться на такой орбите достаточно длительное время — более семи земных суток», — отмечает Романенко. Полученные данные, по ее словам, могут быть использованы при подготовке к будущим миссиям к Фобосу и другим небесным телам.
