Проблемы оптимизации пилотируемых межпланетных экспедиций
Рубрика:
| Кифоренко, БН, Васильев, ИЮ |
| Косм. наука технол. 2000, 6 ;(1):03-55 |
| https://doi.org/10.15407/knit2000.01.003 |
| Язык публикации: русский |
Аннотация: В рамках единой вариационной проблемы рассмотрены задачи оптимизации параметров, выбора траекторий полета и оптимального управления движением и работой системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) космических аппаратов пилотируемых межпланетных экспедиций. Исследуется эффективность активного сброса отходов СОЖ за счет энергии реактивной струи ракетных двигателей большой тяги по сравнению с их частичной регенерацией. Подтверждено принципиальную возможность осуществления первых пилотируемых экспедиций на Марс к разработке перспективных биорегенеративных СОЖ.
|
| Ключевые слова: оптимальное управление, пилотируемые межпланетные экспедиции, системы обеспечения жизнедеятельности |
References:
1. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: В 5 т. — М.: Наука, 1972.—Т. 2.—484 с.
2. Алемасов В. Е., Даутов Э. А., Дрегалин А. Ф., Сергиевская М. Л. Пакет прикладных программ САНА для решения задачи номографической аппроксимации при проектных исследованиях рабочих процессов в ДЛА // Авиационная техника.—1988.—№ 1.—С. 8—12.
3. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей. — М.: Машиностроение, 1980.— 533 с.
4. Балашов В. В. Исследование оптимальных перелетов к Марсу с возвращением в атмосферу Земли с заданной скоростью // Уч. записки ЦАГИ.—1971.—2, № 1.— С. 82—91.
5. Балашов В. В. Некоторые вопросы использования атмосфер планет для снижения энергетических затрат при осуществлении межпланетных перелетов // Тр. 4 чт., посв. разраб. научн. наследия К. Э. Циолковского. — М., 1970.—С. 40— 49.
6. Балашов В. В., Ильин В. А., Истомин Н. А. Синтез оптимальных многоимпульсных межпланетных траекторий // Тр. 2 чт., посв. разраб. научн. наследия Ф. А. Цандера. — М., 1974.—С. 13—26.
7. Баррер М., Жомотт А., Вебек Б. Ф., Ванденкеркхове Ж. Ракетные двигатели. — М.: Оборонгиз, 1962.—799 с.
8. Белецкий В. В., Егоров В. А. Межпланетные перелеты с двигателями постоянной мощности // Космич. исследования.—1964.—2, № 3.
9. Белецкий В. В., Егоров В. А. Разгон космического аппарата в сфере действия планеты // Космич. исследования.— 1964.—2, № 3.
10. Болгарский А. В. Расчет процессов в камере сгорания жидкостных ракетных двигателей. — М.: Наука, 1964.— 234 с.
11. Вериго В. В. Системные методы в космической биологии и медицине. — М.: Наука, 1987.—213 с.— (Проблемы космической биологии; Т. 55).
12. Воронин Г. И., Поливода А. И. Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. — М.: Машиностроение, 1967.—211 с.
13. Габасов Р., Кириллова Ф. М. Особые оптимальные управления. — М.: Наука, 1973.—156 с.
14. Глушко А. А. Космические системы жизнеобеспечения: Биофизические основы проектирования и испытания. — М.: Машиностроение, 1986.—303 с.
15. Гродзовский Г. Л., Иванов Ю. Н., Токарев В. В. Механика космического полета. Проблемы оптимизации. — М.: Наука, 1975.—704 с.
16. Гродзовский Г. Л., Иванов Ю. Н., Токарев В. В. Механика космического полета с малой тягой // Инж. журн. АН СССР.—1963.—3, № 3, № 4; 1964.—4, № 1, № 2.
17. Гродзовский Г. Л., Иванов Ю. Н., Токарев В. В. О движении тела переменной массы с постоянной затратой мощности в гравитационном поле // Докл. АН СССР.— 1961.—137, № 1.
18. Давлетшин Г. 3. Активно-гравитационные маневры космических аппаратов. — М.: Машиностроение, 1980.—256 с.
19. Демидова Н. С., Малоземов В. В. Электрохимические системы регенерации космического корабля. — М.: Машиностроение, 1992.—123 с.
20. Злацкий В. Т. К вопросу о построении оптимальных траекторий с участками особого управления // Вычисл. и прикл. математика.—1978.—Вып. 35.—С. 27—34.
21. Иванов В. А., Фалдин Н. В. Теория оптимальных систем автоматического управления. — М.: Наука, 1981.—336 с.
22. Иванов Ю. Н., Оптимальное сочетание двигательных систем // Изв. АН СССР. Механика и машиностроение.— 1964.—№ 2.
23. Ильин В. А. Оптимальный переход космического аппарата, тормозящегося в атмосфере планеты, на орбиту искусственного спутника // Инж. жур.—1963.—3, вып. 2.—С. 163— 172.
24. Ильин В. А., Кузьмак Г. Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов с двигателями большой тяги. — М.: Наука, 1976.—744 с.
25. Кирпичников С. Н., Бобкова А. Н. Оптимальные импульсные межорбитальные перелеты с аэродинамическими маневрами // Космич. исследования.—1992.—30, вып. 6.— С. 800—809.
26. Кифоренко Б. М., Харитонов А. М. Управление тягой жидкостных ракетных двигателей: моделирование и оптимизация // Пробл. упр. и информ. —1997.—№ 5.— С. 118—130.
27. Кифоренко Б. Н. Об оптимизации параметров тела переменной массы при движении с активным сбросом отходов системы жизнеобеспечения // Космич. исследования.— 1975.—13, вып. 2.—С. 201—205.
28. Кифоренко Б. Н. Об оптимальном времени выполнения динамического маневра материальной точкой переменной массы // Космич. исследования.—1972.—10, вып. 5.— С. 673—678.
29. Кифоренко Б. Н. Об оптимизации времени выполнения динамического маневра // Вычисл. и прикл. математика.— 1972.—С. 63—70.
30. Кифоренко Б. Н., Даулетов Г. К. Аналитическое исследование оптимального управления составом рабочего тела // Тр. IX научи, чтений памяти С. П. Королева. — М., 1987.—С. 100—109.
31. Коваленко Н. Д. Управление сверхзвуковыми газовыми потоками в реактивных соплах. — Киев: Наук. думка, 1992.— 204 с.
32. Коваленко Н. Д., Стрельников Г. А., Гира Ю. В., Гребенюк Л. 3. Газодинамика сверхзвуковых укороченных сопел. — Киев: Наук, думка, 1993.— 224 с.
33. Королев С. П. Ракетный полет в стратосфере. — М.: Воениздат, 1934.
34. Лабунский А. В. Исследование орбит с многократным пролетом Земли и Марса // Космич. исследования.— 1991.—29, вып. 3.—С. 390—396.
35. Летов А. М. Динамика полета и управление. — М.: Наука, 1969.—359 с.
36. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1973.—307 с.
37. Лоуден Д. Ф. Оптимальные траектории для космической навигации. — М.: Мир, 1966.—152 с.
38. Моисеенко В. П. Об оптимизации многоступенчатого аппарата // Тр. ЦАГИ.—1971.—Вып. 1295.
39. Новоселов В. С. Аналитическая теория оптимизации в гравитационных полях. — Л.: ЛГУ, 1972.—317 с.
40. Новоселов В. С. Компланарный перелет с учетом внутреннего запаса массы // Вестник ЛГУ.—1967.
41. Новоселов В. С. Оптимальное построение эллиптической орбиты при усложненных граничных условиях // Уч. зап. ЛГУ.—1967.—Вып. 34.—С. 1—5.
42. Оберт Г. Пути осуществления космических полетов: Пер. с нем. — М.: Оборонгиз, 1948.
43. Охоцимский Д. Е., Сихуралидзе Ю. Г. Основы механики космического полета. — М.: Наука, 1990.—445 с.
44. Парин В. В., Космолинский Ф. П., Душков Б. А. Космическая биология и медицина. — М.: Просвещение, 1975.— 223 с.
45. Перелыгин Б. П., Пискарева П. Б. Оптимизация разгонного блока по весовому заправочному соотношению и закону регулирования компонентов топлива // Тр. XI чтений К. Э. Циолковского. — М., 1978.—С. 68—76.
46. Понтрягин Л. С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. — М.: Наука, 1969.—384 с.
47. Пуликван М. Ф. Перспективы разработок ЖРД НМ60 на криогенных компонентах для западноевропейских ракет-носителей // Аэрокосмич. механика.—1985.—3, № 7.— С. 131 — 140.
48. Фаткин Ю. М. Использование инертной массы в двигателе ограниченной скорости истечения // Механика твердого тела.—1967.—№ 3.—С. 164—168.
49. Хоус С. Д., Меугер Д. О. Принцип создания реактивной тяги на основе использования антипротонов и перспективы ее применения для пилотируемой экспедиции на Марс // Аэрокосмич. техн.—1990.—№ 3.—С. 57—64.
50. Цандер Ф. А. Проблемы полета при помощи реактивных аппаратов. Межпланетные путешествия. — М.: Оборонгиз, 1961.
51. Циолковский К. Э. Собрание сочинений. — М.: Изд-во АН СССР, 1954.—Т. 2.—455 с.
52. Черный Г. Г. Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью. — М.: Физматгиз, 1959.
53. Шибанов Г. П., Васильев М. А. Оптимизация структуры и режимов функционирования регенеративных систем ОЖ экипажей // ВИНИТИ.—1992.—№ 4.—С. 69—121.
54. Эсно -Пельтри Р. Космические полеты (астронавтика): Пер. с фран.— М.: Оборонгиз, 1950.
55. Barta D. J., Henninger D. L. Regeneration Life Support Systems — Why Do We Need Them? // Adv. Space Res.— 1994.—14, N 11.—P. 403—410.
56. Bassam N. E., Max G., David K. Perspectives of Biological LSS Foundation // Proc. 4th Eur. Symp. Life Sci. Res. Space. — Paris; Noordwijk, 1990.—P. 445—448.
57. Battin R. H. The Determination of Round-Trip Planetary Reconnaissance Trajectories // J. Aerospace Sci.—1959.— 26.—P. 545—567.
58. Beers L. S., Cohen A. D. Mars Capabilites for Electrical, Nuclear and Chemical Propulsion Systems // IAS Paper.— 1962.—N 120.
59. Benton C., Clar K. Science, Engineering, and Enableng Technologies Requred to Support Mars Exploration // AIAA Pap.— 1992.—N 9482.—P. 5.
60. Bilardo V. J. The Physical Chemical Closed-loop Life Support Research Project // AIAA Pap.—1990.—N 3729.—P. 1 — 14.
61. Binot R. A., Tamponnet C., Lausseur Ch. Biological Life Support for Manned Missions by ESA // Adv. Space Res.— 1994.—14, N 11.—P. 71—74.
62. Bowles J. V. Use of Atmospheric Braking During Mars Missions // J. Spacecraft and Rockets.—1990.—N 5.—P. 514—520.
63. Braun R. The Influence of Interplanetary Trajectory Options on a Chemically propelled МММ // J. Astronaut Sci.—1990.—38, N 3.—P. 289—310.
64. Braun R., Blersch D. I. Propulsive Options for a Manned Mars Transportation systems // J. Spacecraft and Rockets.—1991.— N 1—P. 85—92.
65. Breakwell J. V., Rauch H. E. Asymptotic Matching in Power-Limited Interplanetary Tranfers.—Washington: Amer.
Astronaut. Soc., 1967.—P. 281—300.
66. Brechignac Fraacois. Toward Bioregeneralive Life Support Systems // Proc. 4th Eur. Symp. Life Sci Res. — Paris: Noordwijk, 1990.—P. 421—429.
67. Byrnes D. V., Hooper H. L. Multi-Conic: a Fast and Accurate Metod of Computing Space Flight Trajectories // AIAA Paper.—1970.—N 1062.—P. 1—8.
68. Couch U. Т., Auman J. W., Falkey Т. C. Advanced Regenerative Life Support for Space Exploration // SAE Techn. Pap. Ser.—1991.—N 911500.—P. 67—77.
69. Dailey C. L., Hieaff J. L., Lobreg R. U. Nuclear Propulsion for Mars Exploration-Electric Versus Thermal // AIAA Pap.— 1992.—N 3871.—P. 1 — 11.
70. Doll J. R. Earth-Orbit Masses for Five-Impulse Mars Stopover Missions in 1980 // J. Spacecraft and Rockets.—1968.—5, N 5.—P. 82—88.
71. Doll J. R., Gobetz F. W. Three-Impulse Interplanetary Rendezvous Trajectories // Proc of Southeastern Symp. on Missiles and Aerospace Vehicle Sci. of AAS.—1966.—7.—P. 55-1 — 55 -14.
72. Eckenwiler M. Closed Form Lagrangian Multipliers for Coast Periods of Optimum Traectories // AIAA J.—1965.—3, N 6.— P. 1149—1151.
73. Edelbaum T. N. The Use of High- and Low-Thrust Propulsion in Combination for Space Missions // J. Astronaut. Sci.— 1962.—N 9.—P. 58—59.
74. Emrich W. Nuclear State Configuration Studies for Mars Missons // AIAA Pap.—1990.—N 3788.—P. 1—7.
75. Emrich W., Young A. Nuclear Propulsion System Options for Mars Missions // AIAA Pap.—1992.—N 1496.—P. 1—6.
76. Gobets F. W., Doll J. R. A Survey of Impulsive Trajectories // AIAA J.—1969.—7, N 5.—P. 49—56.
77. Gobetz F. W., Doll J. R. How to Open the Heliocentric Launch Window for Earth—Mars Orbiter Missions // J. Spacecraft and Rockets.—1969.—6, N 4.—P. 353—360.
78. Gravier J. P., Marchal C., Culp R. D. Optimal Impulsive Transfers Between Real Planetary Orbits // J. Optimiz. Theory and Appl.—1975.—15, N 5.—P. 557—604.
79. Gravier J. P., Marchal C., Culp R. D. Optimal Trajectories Between Earth and Mars in Their True Planetary Orbits // J. Optimiz. Theory and Appl.—1972.—9, N 2.—P. 120—136.
80. Hartwell J. G. A Solution of the Boundary Value Problem for Space Trajectories // Navigation.—1965.—12, N 3.—P. 256— 268.
81. Hazelrigg G. A., Lion P. M. Analytical Determination of the Adjoint Vector for Optimum Space Trajectories // AIAA Paper.—1969.—N 916.—P. 1 — 14.
82. Hohmann W. Die Erreichbarkeit der Himmelskoper. — Olden-bourg: R. Munchen, 1925.
83. Hollister W. M. Mars Transfer Via Venus // AIAA Pap.— 1964.—N 64—647.
84. Horsewood J. L. Interplanetary Traectory Analysis for Combined High- and Low-Thrust Propulsion Systems // Proc. Space Flight Specialist Symp., Denver, Col., 1966. — Washington: Amer. Astron. Soc., 1967.—P. 457—576.
85. Huttenbach R. C., Radford James D. H. Life Support — Future Trends and Developments // SAE Tech. Pap. Ser.—1989.— N 891549.—P. 1 — 16.
86. Irving J. H. Low Thrust Flight: Variable Exhaust Velocity in Gravitational Fields // Space Techn.—1959.—N 10.
87. Jezewski D. J., Rozendaal H. L. An Efficient Method for Calculating Optimal Free-Space N-Impulse Trajectories // AIAA J.—1968.—6, N 11.—P. 2160—2165.
88. Lawden D. F. Optimal Intermediate-Thrust Rockets in a Gravitational Field // Astronautica Acta. —1962.—8.— P. 106—123.
89. Lawden D. F. Necessary Conditions for Optimal Rocket Trajectlories // J. Mech. and Appl. Math.—1959.—12, N 4.— P. 476—478.
90. Lion P. M., Handelsman M. The Primer Vector on Fixed-Time Impulsive Trajectories // AIAA J.—1968.—16, N 1.—P. 127— 132.
91. MacElroy R. D., Wydeven T. Bio-regenerative Life Support // Proc. 34th AAS Int. Conf. — San Diego., 1989.—P. 239—252.
92. Mackay J. S. Manned Mars Landing Missions Using Electric Propulsion // Spacecraft—1970.—12, N 1.—P. 117—122.
93. McAdaws J. V., Niehoff J. C. Round Trip Trajectory Options for Human Exploration of Mars // Proc. AAS/NASA Int. Symp.—1989.—P. 24—27.
94. McKay C. The Case for Human Exploration of Mars // AIAA Guid., New and Countr. Conf,. Portland, Ougan, Collect, Techn. Pap., Pt. 1. — Washington, 1990.—8 p.
95. Melbourne V. G., Sauer C. G. Optimum Earth—Mars Roundtrip Trajectories Utilizing a Low-Thrust Power-Limited Propulsion System // Adv. in Astronaut. Sci.—1963.—13.
96. Novara M., Cullingford H. S. Bio-isolation Analisys of Plants and Humans in a Piloted Mars Sprint // SAE Techn. Pap. Ser.—1988.—N 881051.—P. 1 — 11.
97. Petraits J. J. Correction Factor for Initial Acceleration Effects on Impulsive Mission Requirements // ARS Journal.—1962.— 32, N 6.—P. 957—959.
98. Powell F. Т., Sedej M., Lin Chin. Environmental Control and Life Support System Requirements and Technology Needs for Manned Space Missions // SAE Techn. Pap. Ser.—1987.— N 871433.—P. 1 — 13.
99. Regsac R. V. Two-Vehicle Mars Stopover with Rendezvous // J. Spacecraft and Rockets.—1966.—3, N 6.—P. 572—586.
100. Robbins H. M. Optimal rocket trajectories with subars of intermadiate thrust. // Proc. XVIII Internal. Astron. Congr., 1966. — Paris, 1967.—P. 103—110.
101. Rummel J. D. Long Term Life Support for Space Exploration // SAE Tech. Pap. Ser.—1990.—N 901277.—P. 67—73.
102. Seshan P. K., Ferrall J. F., Rohatgi N. K. Human Life Support During Interplanetary Travel and Domicile // SAE Techn. Pap. Ser.—1991.—N 911323.—P. 1 — 18.
103. Slavin Т., Meyer P., Reysa R. Life Support System Definition Study for Long Duration Planetary Missions // SAS Techn. Pap. Ser.—1989.—N 891505.—P. 1 — 12.
104. Sohn R. L. Manned Mars Trips Using Flyby Modes //
J. Spacecraft and Rockets.—1966.—3, N 2.
105. Sohn R. L. Venus Swingby Mode for Manned Mars Mission // J. Spacecraft and Rockets.—1964.—1, N 5.
106. Spuriack P., Spuriak J. M., Evanich P. L. Process Control Integration Requirements for Advanced Life Support Systems Appicable to Manned Space Missions // SAE Tech. Pap. Ser.—1991.—N 911357.—P. 1—9.
107. Stiepe S. A.,Braun R. Effect of Venus Swingby Periapsis Burn During an Earth—Mars Trajectory // J. Astrounaut Sci.— 1991.—39, N 3.—P. 299—312.
108. Titus R. R. Powered Flybys of Mars // Astron. Acta.—1965.— 11, N 5.—P. 294—308.
109. Walberg G. D. How Shall We Go to Mars? A Review of Mission Scenarios // J. Spacecraft and Rockets.—1993.—30, N 2.— P. 129—139.
110. Wang K. Estimate of Effect of Large Thrust on Hohmann-Type Transfers // ARS Journal.—1962.—32, N 4.—P. 642—645.
111. Werciwski P. F., Nishioka K. A Preliminary Analysis of Advanced LSS for МММ // AIAA Pap.—1990.—N 3.—P. 1 — 10.
112. Williams S. N., Longuski J. M. Low Energy Trajectories to Mars Via Gravity Assist from Venus to Earth // J. Spacecraft and Rockets.—1991.—28, N 4.—P. 486—488.
113. Zubrin R. Nuclear Thermal Rockets Using Indigenous Martian Propellants // AIAA Pap.—1989.—N 31.—Ref. N 2768.