Голубев Ю.Ф. «Научное наследие академика РАН Тимура Магометовича Энеева» Космические исследования, 62, № 5, с. 391-402 (2024)

23-го сентября 2024 г. исполняется 100 лет со дня рождения академика РАН Тимура Магометовича Энеева (1924–2019) – выдающегося советского и российского механика и математика. Ему принадлежат основополагающие научные исследования в области динамики космического полета, фундаментальные труды по теории движения ракет, астродинамике, прикладной небесной механике, астрофизике и космогонии, разработке математических методов для анализа генетического кода в биологии. Будучи неизменным сотрудником отдела «Механика космического полета и управление движением» Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Т.М. Энеев выполнял пионерские работы по теоретическому обоснованию возможности полетов первых искусственных спутников Земли и советских космических аппаратов к Луне, Венере и Марсу и их баллистико-навигационному обеспечению. Исследования Т.М. Энеева были связаны с проблемами оптимального управления движением ракет и космических аппаратов, с проблемами астрофизики, космогонии и биоматематики. Его научные достижения заложили прочный фундамент для успешного развития отечественной астродинамики, науки о происхождении планетных систем и галактических аномалий, структуре генетического кода. Созданные им совместно с Д.Е. Охоцимским фундаментальные результаты в теории оптимального управления послужили прочной основой для обеспечения устойчивой работы прямых методов оптимизации.

Запевалин П.Р. «Моделирование комбинированных наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем» Космические исследования, 62, № 5, с. 403-417 (2024)

В работе собраны воедино формулы для высокоточного моделирования наблюдений различных глобальных навигационных спутниковых систем, принимаемых на низкой околоземной орбите. На основе разработанной модели наблюдений проведено уточнение орбиты космического аппарата. Результат сравнивался с синтетическими измерениями, полученными зарубежным программным обеспечением на основе реальных данных космического проекта GRACE. Среднее отклонение в определении местоположения космического аппарата составило 18 мм, что подтверждает корректность описанной модели наблюдений.

Твердохлебова Е.М., Корсун А.Г. «Особенности расширения струй электроракетного двигателя на низкой околоземной орбите» Космические исследования, 62, № 5, с. 418-427 (2024)

При решении задач о разлете плазменных струй электроракетного двигателя в космосе необходимо учитывать влияние магнитного поля Земли на формирование плазменного потока. В работе показано, что под воздействием геомагнитного поля плазменные струи приобретают на некотором расстоянии от источника специфические трехмерные формы, двояковыпуклые плазменные лепестки – «корсуноиды». Сила такого воздействия определяется параметром электромагнитного взаимодействия – параметром Ампера, равного отношению масштаба поперечных электромагнитных сил к градиенту давления.

Воропаев С.А., Федулов В.С., Душенко Н.В., Джианго Я., Маров М.Я. «Особенности инфракрасных спектров оливинов, содержащих изотопологи воды» Космические исследования, 62, № 5, с. 428-443 (2024)

Изучены особенности инфракрасных (ИК) спектров различных изотопных форм воды (–OH, –OD, H₂O, HDO и D₂O), входящих в кристаллическую структуру основных породообразующих минералов лунных морских базальтов – оливинов (форстерита). Представлены результаты численного моделирования (модуль CUSTEP, ПО Biovia Materials Studio) и экспериментальных исследований с помощью ИК-Фурье-спектрометра ФТ-801 с приставкой по методу нарушенного полного внутреннего отражения (НПО Симекс, Новосибирск). Численными расчетами показано, что форстерит может содержать гидроксильные группы–OH(D) в своей кристаллической решетке при определенных условиях. Экспериментально проверена возможность удержания различных изотопных форм молекулярной воды на поверхности форстерита и получены соответствующие ИК-спектры минерала с водяной пленкой. Проведено сравнение полученных теоретически и экспериментально ИК-спектров форстерита, содержащего изотопологи воды, с результатами наблюдений АМС Чандраян-1 и SOFIA.

Бобер С.А., Аксенов С.А. «Метод построения низкоэнергетических траекторий выведения космического аппарата на орбиты искусственного спутника Луны» Космические исследования, 62, № 5, с. 444-455 (2024)

Предлагается метод построения траекторий выведения космического аппарата на круговую полярную орбиту искусственного спутника Луны (ИСЛ), основанный на использовании свойств инвариантных многообразий решений круговой ограниченной задачи трех тел. Такой подход по сравнению с классическим гомановским переходом позволяет существенно сократить тормозной импульс за счет увеличения времени перелета. Процесс построения орбит перелета включает два этапа. На первом этапе производится анализ решений круговой ограниченной задачи трех тел, в результате которого выбираются наименее затратные варианты выхода на орбиту ИСЛ. На втором этапе в эфемеридной модели Солнечной системы строятся орбиты, соответствующие найденным вариантам и проходящие на заданном расстоянии от Земли. Разработанный метод применен для анализа возможностей перелетов на полярные орбиты ИСЛ высотой 150 км в 2030 г. Описаны варианты выхода на орбиту ИСЛ, соответствующие значениям тормозного импульса 619.5 и 623.3 м/с при продолжительности перелета 111 дней и 93 дня соответственно.

Гордиенко Е.С., Ивашкин В.В. «Анализ коррекции траектории выведения космического аппарата на высокие круговые орбиты искусственного спутника Луны с помощью двухимпульсного перехода» Космические исследования, 62, № 5, с. 456-470 (2024)

Рассматривается коррекция траектории двухимпульсного выведения космического аппарата на высокую круговую орбиту искусственного спутника Луны с учетом ошибок определения положения и скорости спутника, а также ошибок выдачи импульсов скорости по величине и по направлению. Рассматриваются коррекции траектории с одним и двумя корректирующими импульсами. Приводятся результаты анализа. Делаются выводы о практическом применении таких траекторий.

Ролдугин Д.С., Ткачев С.С., Богачев С.А., Кузин С.В. «Сравнение возможностей электромагнитной и маховичной систем ориентации сверхмалой космической солнечной обсерватории» Космические исследования, 62, № 5, с. 471-481 (2024)

Рассматривается движение наноспутника формата 3U-кубсат, оснащенного телескопом для наблюдения короны Солнца и регистрации солнечных вспышек в вакуумной ультрафиолетовой области спектра. Для поддержания заданной ориентации оптической оси телескопа используются электромагнитная и маховичная системы ориентации. Требование по точности стабилизации оптической оси составляет две угловые минуты в секунду. Проводится сравнение результатов работы обеих систем для солнечно-синхронной орбиты. Сформулированы условия успешного применения систем.

Лозников В.М. «Монте-Карло исследование средних спектров мощности гамма-всплесков» Космические исследования, 62, № 5, с. 482-497 (2024)

На основе результатов нескольких работ, посвященных исследованию средних спектров мощности гамма-всплесков (GRB), составлен перечень особенностей , которые необходимо объяснить. Используя доказанную в ряде публикаций возможность разложения временного профиля каждого гамма-всплеска в сумму нескольких двухсторонних импульсов, производится моделирование GRB во временной области и исследование средних спектров мощности моделей в частотной области. Сделаны краткие обзоры результатов ряда теоретических работ. Проведена Монте-Карло симуляция временных рядов, состоящих из совокупности двухсторонних импульсов с пуассоновским распределением положения импульсов на временной шкале, при различных формах импульсов и распределениях амплитуды и длительности импульсов. Все основные свойства среднего спектра мощности, имеющего форму квази-лоренциана, теоретически выведенные в различных опубликованных исследованиях, подтверждены суперпозиции двухсторонних импульсов, случайно распределенных во времени, не описываются единым степенным законом. В общем случае, форма состоит из трех квазистепенных участков, разделенных двумя изломами. Положение двух изломов в определяется параметрами асимметрии и эффективной длительности импульсов. Распределение длительности импульсов и их форма влияют на форму, а распределение амплитуды импульсов практически не оказывает такого влияния. Величина перемежаемости (при больших значениях γ≥1) влияет на форму . Основываясь на предшествующих теоретических работах и проведенных в настоящем исследовании Монте-Карло симуляциях, можно утверждать, что все особенности средних спектров мощности GRB объясняются с помощью простой модели кривой блеска в виде суперпозиции некоррелированных случайных двухсторонних импульсов. Основные особенности GRB определяются только такими характеристиками импульсов, как параметр асимметрии, распределение длительности и форма импульсов.

Широбоков М.Г. «Методика построения управления космическими аппаратами с использованием методов обучения с подкреплением» Космические исследования, 62, № 5, с. 498-515 (2024)

Формулируется методика сведения общей задачи оптимального управления космическими аппаратами к задаче машинного обучения с подкреплением. Методика включает метод оценки качества алгоритма управления на основе неравенств теории вероятностей. Представлена авторская программная библиотека для сведения задач оптимального управления к обучению с подкреплением. Рассматривается два примера применения методики. Предлагаемая методика может представлять интерес также для построения управления общими механическими системами.

Рябова С.А., Пилипенко В.А., Коркина Г.М., Соловьева М.С., Поклад Ю.В. «Воздействие взрыва сверхновой на ионосферу Земли по данным СДВ радиопросвечивания и магнитометров» Космические исследования, 62, № 5, с. 516-524 (2024)

Орбитальные рентгеновские и гамма-телескопы зарегистрировали 9.X.2022 самый мощный из когда-либо наблюдаемых взрывов во Вселенной – гамма-всплеск GRB221009A. Отклик ионосферы Земли на это уникальное событие был обнаружен в принимаемых сигналах сверхдлинноволновых (СДВ) радиотрасс, проходящих как через дневную, так и ночную ионосферу. Возмущение в ночном секторе наблюдалось как внезапное уменьшение амплитуды до 7 дБ и резкий скачок фазы сигнала до 20–30°. В дневном секторе были обнаружены менее выраженные скачки амплитуды до 1.5 дБ. На магнитометрах в момент вспышки в ночные часы отмечено лишь появление слабого всплеска геомагнитного поля ∼0.5 нТл. В дневные часы наблюдался изолированный геомагнитный импульс с амплитудой до 1 нТл. Появление геомагнитного отклика на гамма-вспышку представляется удивительным, т.к. ее излучение создает дополнительную ионизацию в стратосфере, существенно ниже проводящего Е-слоя ионосферы. Зарегистрированное событие показало, что внегалактические гамма-всплески вызывают заметное возмущение в земной ионосфере, а покрывающую нижнюю ионосферу сеть СДВ-радиотрасс можно рассматривать как гигантский гамма-детектор.

Томилина М., Ким А.А., Лисов Д.И., Лысенко А.М. «Лабораторные испытания селективного лазерного сплавления имитаторов лунного реголита с различными гранулометрическими свойствами» Космические исследования, 62, № 5, с. 525-541 (2024)

представлены результаты лабораторных испытаний селективного лазерного сплавления (СЛС) порошковых композиций имитаторов лунного реголита из земных пород габбро-диабаза и лабрадорита, которые имеют различные диапазоны фракционности. Показано, что композиции с узкими диапазонами фракционности с размерами частиц 50–100 мкм и 100–140 мкм позволяют изготовить тестовые образцы с достаточно хорошими свойствами с параметрами относительно низкой пористости и приемлемым воспроизведением заданной геометрической формы. Получены экспериментальные зависимости пористости тестовых образцов от величины объемной плотности энергии сплавления. В обоих случаях узких диапазонов фракционности порошковых композиций из габбро-диабаза, как для 50–100 мкм, так и 100–140 мкм, эти зависимости практически совпадают с ростом плотности энергии и при 20 Дж/мм³ и выше достигают минимального значения пористости 30–35%. С другой стороны, было экспериментально установлено, что применение СЛС для порошковых композиций с широким диапазоном фракционности от нескольких микрон до 100 мкм не позволяет изготовить тестовые образцы с удовлетворительными свойствами – как по низкой пористости, так и по точности соответствия заданной геометрии.

Ким А.А., Лысенко А.М., Томилина Т.М. «Изучение свойств образцов из имитатора лунного реголита, полученных методом селективного лазерного сплавления» Космические исследования, 62, № 5, с. 542-551 (2024)

Представлены результаты экспериментального исследования прочностных свойств опытных образцов, полученных методом лазерного сплавления из порошковых композиций имитатора лунного реголита на основе габбро-диабаза. Порошковые композиции с диапазоном фракций 50–100 мкм и 100–140 мкм были подготовлены путем просеивания имитатора с гранулометрическим распределением частиц как у природного реголита. На опытных образцах с характерными размерами 7.5×5×6 мм³ исследованы их свойства: объемная плотность, твердость и прочность при сжатии на разных режимах сплавления. Получена зависимость этих свойств от объемной плотности подводимой энергии в диапазоне от 12 до 25 Дж/мм³. Измеренная твердость по Виккерсу опытных образцов, сплавленных из композиции 50–100 мкм, имела диапазон 691–830 HV, образцы из композиции 100–140 мкм имели более широкий диапазон: 330–830 HV. Максимальные значения прочности на сжатие для образцов из обеих композиций достигали 17–20 МПа при медианных значениях 12 и 17 МПа для первой и второй композиции соответственно. Указанные значения в достаточной степени соответствуют тем, которые могли бы быть получены при переработке лунных ресурсов in-situ.

Банит Ю.Р., Севастьянов Д.Н., Беляев М.Ю. «Управление ориентацией геостационарных спутников связи "Ямал-201" и "Ямал-202" по сигналам бортового ретрансляционного комплекса» Космические исследования, 62, № 5, с. 552-562 (2024)

Геостационарные спутники связи «Ямал-201» и «Ямал-202» были выведены на орбиту 24.XI.2003. Работа спутника «Ямал-202» продолжается уже более 20 лет. Успешной эксплуатации спутников этого типа (даже в условиях выхода из строя гироскопических измерителей угловой скорости - основных датчиков кинематического контура, а также ограничений в работе звездных датчиков и датчиков определения координат центра Земли) способствовала разработка режимов поддержания ориентации космических аппаратов (КА) с коррекцией от специального аппаратно-программного комплекса, использующего, в том числе, и сигналы земных станций спутниковой связи пользователей частотного ресурса КА. В статье рассмотрено решение задачи управления ориентацией спутников как в полуавтоматическом режиме, когда расчет и выдача на борт управляющих сигналов выполнялась с рабочего места оператора центра управления полетами (ЦУП), так и в автоматическом режиме, когда на борт передавались рассчитанные значения параметров углового движения спутника, по которым на борту рассчитывались необходимые управляющие воздействия для управления угловым движением КА.