КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 24-21-00104
НазваниеУправление вращательным движением и стабилизация специальных режимов функционирования ИСЗ, взаимодействующих с геомагнитным полем
РуководительТихонов Алексей Александрович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2024 г. - 2025 г. |
Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-318 - Движение тел в космическом пространстве, жидких и газовых средах
Ключевые словаискусственный спутник Земли, угловая ориентация, угловое движение, управление движением, программное движение, устойчивость движения, стабилизация движения, электродинамическая система управления
Код ГРНТИ30.15.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Рассматривается комплекс взаимосвязанных вопросов, относящихся к изучению динамики, устойчивости и управления угловым движением ИСЗ и направленных на развитие фундаментальных и прикладных аспектов данного направления космодинамики. Особое внимание предполагается уделить новой для коллектива тематике, а именно стабилизации специальных режимов функционирования ИСЗ, снабженных экранами электростатической защиты от радиации и взаимодействующих с геомагнитным полем. Актуальность совершенствования средств радиационной защиты сопрягается в данном проекте с разработкой методов использования этих средств как исполнительных органов в системе параметрического управления угловым движением ИСЗ, что придает данному проекту междисциплинарный характер. Предполагается концептуальное развитие электродинамического метода управления угловым движением ИСЗ, сопровождающееся патентованием новых технических решений, а также развитие методов управления нелинейными нестационарными механическими системами с целью последующего их применения для решения актуальных задач механики управляемого движения, в частности – для управления угловым движением и для электродинамической стабилизации нетривиальных режимов функционирования ИСЗ в различных системах координат. Научная новизна проекта, также как и новизна тематики для данного научного коллектива, определяется тем, что в процессе выполнения НИР 1) будут разрабатываться новые способы реализации электродинамического управления угловым движением ИСЗ, 2) будут разрабатываться новые уточненные математические модели движения ИСЗ с электродинамическим управлением, 3) будут разрабатываться новые подходы к реализации электродинамического управления вращательным движением ИСЗ, в том числе – в условиях специальных режимов углового движения ИСЗ.
Фундаментальная научная составляющая проекта предполагает развитие математических методов решения задач динамики систем в условиях суперпозиции гравитационных, магнитных и электрических эффектов, задач управления механическими системами, задач качественного анализа поведения решений дифференциальных систем и устойчивости движения. Поскольку ранее члены заявленного научного коллектива не участвовали в совместной научной работе, то объединение усилий для реализации проекта будет способствовать формированию новой исследовательской команды.
Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты научного исследования связаны с решением фундаментальных задач по математическому моделированию и анализу гравитационных, магнитных и электрических эффектов в задачах динамики, устойчивости, и управления угловым движением ИСЗ. В результате выполнения НИР будет проведено математическое и компьютерное моделирование и анализ процессов динамики управляемого движения ИСЗ, движущегося в сложных силовых полях. К числу ожидаемых результатов относятся следующие:
– Развитие теоретической базы электродинамического метода управления ориентацией ИСЗ.
– Разработка новых способов реализации электродинамического управления угловым движением ИСЗ на базе статических моментов заряда первого порядка.
– Разработка основ для создания новых систем управления ориентацией и стабилизацией ИСЗ, опирающихся на возможности нелинейного нестационарного управления с помощью статических моментов заряда второго порядка.
– Разработка новых способов и соответствующих им патентоспособных технических решений для реализации электродинамического управления угловым движением ИСЗ.
– Адаптация электродинамического метода управления к решению задач ориентации и стабилизации ИСЗ в условиях нетривиальных практически важных режимов углового движения и специальных базовых систем координат при одновременном учете специфики действующих возмущений.
– Разработка новых уточненных математических моделей движения ИСЗ с электродинамическим управлением.
– Разработка усовершенствованных методов анализа устойчивости и стабилизации движений нелинейных неавтономных дифференциальных систем.
– Разработка новых эффективных методов решения задач динамики, устойчивости и управления системами нелинейных нестационарных дифференциальных уравнений.
– Разработка новых подходов к реализации электродинамического управления вращательным движением ИСЗ, в том числе – в условиях специальных режимов углового движения ИСЗ.
Научная, прикладная и общественная значимость ожидаемых результатов научного исследования обусловлена
– Решением фундаментальных задач по математическому моделированию и анализу гравитационных, магнитных и электрических эффектов в задачах динамики, устойчивости и управления угловым движением ИСЗ;
– Разработкой новых эффективных методов решения задач динамики, устойчивости и управления системами нелинейных нестационарных дифференциальных уравнений;
– Разработкой новых технических решений в области реализации электродинамического управления угловым движением ИСЗ на базе статических моментов заряда первого и второго порядков;
– Адаптацией электродинамического метода управления к решению задач ориентации и стабилизации ИСЗ в условиях нетривиальных практически важных режимов углового движения и в условиях специальных базовых систем координат при одновременном учете специфики действующих возмущений;
– Научной новизной исследований, заявленных в проекте;
– Актуальностью исследований, заявленных в проекте и их направленностью на сохранение мирового лидерства Российской Федерации в области аэрокосмических технологий;
– Согласованностью исследований, заявленных в проекте, с действующими государственными документами Российской Федерации, определяющими задачи в области космической деятельности («Основные положения основ государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу» - утверждены Президентом Российской Федерации от 19 апреля 2013 г. № Пр-906);
– Согласованностью исследований, заявленных в проекте, с «Программой фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021 - 2030 годы) (утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 31.12.2020 № 3684-р), в которой отдельной строкой отмечается, что «Основные научные задачи механики, в частности общей механики, навигационных систем, динамики космических тел, транспортных средств и управляемых аппаратов, механики живых систем направлены на изучение динамики космических тел и управляемых аппаратов…».
Соответствие ожидаемых результатов мировому уровню исследований будет подтверждаться публикациями в ведущих научных изданиях – как российских, так и зарубежных (Автоматика и Телемеханика, Космические исследования, Известия РАН. Теория и системы управления, Aerospace, Mathematics, Advances in Space Research и др.), индексируемых в международных наукометрических базах данных и обладающих высоким (для данной отрасли) уровнем цитируемости. Апробация результатов предполагается на наиболее значимых Всероссийских и международных научных конференциях.
Возможность практического использования ожидаемых результатов проекта будет подкрепляться новыми патентоспособными техническими решениями.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ