Моделирование колебаний поверхности солнечного паруса, совершающего межпланетный перелет

Abstract

Целью данной работы является изучения влияния колебаний поверхности солнечного паруса на движение космического аппарата, совершающего межпланетный перелет. Солнечный парус – это двигательная установка, создающая тягу за счет давления солнечного света на его поверхность. Данная статья состоит из трех частей: вывода уравнения колебаний поверхности солнечного паруса и определения создаваемой им тяги, решения задачи о колебаниях его поверхности и моделирования межпланетного перелета. В первой части приводятся основные допущения, необходимые для решения задачи и выводится уравнение колебаний поверхности солнечного паруса. Уравнение колебаний выводится как для различных случаев нагружения паруса, так и для различных видов его конструкции. Также выводится формула для определения силы тяги, создаваемой парусом. Во второй части производится моделирование колебаний поверхности паруса и определяется создаваемая им тяга. Сила тяги, создаваемая солнечным парусом, зависит как от его формы, так и от расстояния до Солнца. В третьей части моделируется межпланетный перелет космического аппарата с солнечным парусом с учетом этих факторов. The purpose of this work is to study the influence of the solar sail surface oscillations on the motion of spacecraft performing an interplanetary flight. The solar sail is a propulsion system, creating thrust due to the pressure of sunlight. The article consists of three parts: the derivation of the equation of oscillations of the solar sail surface and the definition of thrust created by it, the solution of the problem of solar sail oscillations and the modeling of the interplanetary flight. The first part deal with the use of the wave equation applied to this problem and gives the main assumptions. The equation of oscillations is derived both for various cases of sail loading, and for various types of its construction. Also the formula for thrust produced by solar sail was derived. In the second part, the problem of the oscillations of the sail structure is solved and its thrust was determined. Solar sail thrust depends both on the shape of the sail, and on the distance to the Sun. In the third part, the interplanetary flight was modeled taking into account these factors.