An analysis of optimal trajectories for space mission to asteroid Apophis with return to Earth

Authors

  • Ivashkin V.V. Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Российская Федерация
  • Krylov I.V. "Aliot" INLINE Technologies Group, Moscow, Российская Федерация
  • Lang A. Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Российская Федерация

UDC

521.1; 629.78

Abstract

Energy optimal trajectories for space mission to dangerous asteroid Apophis with return to Earth are investigated in the paper. Two groups of the flights are studied: the flights that use combined jet engines with a high thrust chemical engine and a low thrust electric-jet engine; and the space flights that use only high thrust engines. The rocket "Soyuz-FG" with upper stage "Fregat" is proposed to be used for the spacecraft launch and escape. There are determined optimal trajectories for the mission during 2019-2022 years. It is shown that using electric jet engine allows essential improving of the mission characteristics.

Keywords:

optimal space trajectories, optimal control, electric-jet low thrust, high thrust, interplanetary flight, asteroid Apophis, space mission to Apophis, return to Earth

Author Infos

Vyacheslav V. Ivashkin

д-р физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, профессор Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

e-mail: ivashkin@keldysh.ru

Igor V. Krylov

канд. техн. наук, ведущий программист компании "Алиот" ITG

e-mail: krylov_i_v@mail.ru

Anqi Lang

аспирантка кафедры "Динамика и управление полетом ракет и космических аппаратов" Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

e-mail: seatu_angel@126.com

References

  1. Ахметшин Р.З., Ефимов Г.Б., Жирнов В.А., Энеев Т.М. О возможности достижения астероидов Главного пояса космическим аппаратом с ЭРД // Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. 2004. №77. 31 с.
  2. Ивашкин В.В., Крылов И.В. Оптимальные траектории перелета КА с малой электрореактивной тягой к астероиду Апофис // ДАН. 2012. Т. 445. №1. C. 32-36.
  3. Ивашкин В.В., Крылов И.В., Лан А. Оптимальные траектории для экспедиции КА к астероиду Апофис с возвращением к Земле // Астрономический вестник. 2013. Т. 47. №4. С. 361-372.
  4. Гродзовский Г.М., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Механика космического полета. Проблемы оптимизации. М.: Наука, 1975. 704 c.
  5. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 400 c.
  6. Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. М.: Наука, 1971. 424 c.
  7. Черноусько Ф.Л., Баничук Н.В. Вариационные задачи механики и управления. Численные методы. М.: Наука, 1973. 240 с.
  8. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматиздат, 1983. 392 c.
  9. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969. 408 с.
  10. Ивашкин В.В., Крылов И.В. Комплексный метод оптимизации космических траекторий с малой тягой и его применение к задаче перелёта от Земли к астероиду Апофис // Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. 2011. №56. 32 с.
  11. На Ц. Вычислительные методы решения граничных задач. М.: Мир, 1982. 296 с.
  12. Григолюк Э.И., Шалашин В.И. Проблемы нелинейного деформирования. М.: Наука, 1988. 232 c.
  13. Жулин С.С. Метод продолжения по параметру и его приложение к задачам оптимального управления // Вычислительные методы и программирование. 2007. Т. 8. С. 205-217.
  14. Петухов В.Г. Метод продолжения для оптимизации межпланетных траекторий с малой тягой // Космические исследования. 2012. Т. 50. №3. С. 258-270.

Downloads

Issue

2013. No. 4. Part 3

Pages

80-84

Submitted

2013-10-10

Published

2013-12-30

How to Cite

Ivashkin V.V., Krylov I.V., Lang A. An analysis of optimal trajectories for space mission to asteroid Apophis with return to Earth. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2013, no. 4, pp. 80-84. (In Russian)

Copyright (c) 2013 Ivashkin V.V., Krylov I.V., Lang A.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.