Virtual gravity assists maneuvers in interplanetary ballistic mission design

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

It is shown that the backward in time extension of the spacecraft interplanetary launch trajectory from the point of the low orbit of the departure planet generates a trajectory structurally coinciding with the virtual gravity assist trajectory near the departure planet. The pericenters of the auxiliary beam of the flying by hyperbolas and the time of their pericenter passage in this case differ slightly from the corresponding parameters of the designed departure orbit when starting from the specified point. Thus, the search for the trajectory of an interplanetary flight can be separated from the need to take into account the boundary conditions of the launch from an intermediate low pre-launch orbit. The pre-launch orbit is refined on the results of the search for the trajectory of the interplanetary flight. A structurally uniform scheme of ballistic design of spacecraft flight paths using multiple gravitational maneuvers based on the consideration of planetary ephemerides is presented.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. F. Golubev

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Email: alexgrush@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Grushevskii

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: alexgrush@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

A. G. Tuchin

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Email: alexgrush@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Охоцимский Д.Е., Сихарулидзе Ю.Г. Основы механики космического полета. М.: Наука, 1990. 448 с. ISBN5-02-014090-2
  2. Боровин Г.К., Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В. и др. Баллистико-навигационное обеспечение полетов автоматических космических аппаратов к телам Солнечной системы / под ред. А.Г. Тучина. М., Химки: “НПО Лавочкина”, 2018. 336 с.
  3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU2018619769. Программно-моделирующий комплекс для расчета схем межпланетных траекторий полета КА к планетам и телам Солнечной системы (включая полеты к Марсу и Луне) в интересах реализации проектов, планируемых в рамках ФКП-2025, и последующих программах / Лаврентьев В.Г, Тучин Д.А., Лавренов С.М., Корянов В.В., Романов С.В., Ярошевский В.С., Грушевский А.В.; правообладатель Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности “Роскосмос” – Заявл. № 2018617318 13.07.2018; дата регистр. 13.07.2018; опубл. 10.08.2018, Бюл. № 8.
  4. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В., Тучин А.Г. Гравитационные маневры космического аппарата в системе Юпитера // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2014. № 3. С. 149–167.
  5. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Методика формирования больших наклонений орбит космических аппаратов с использованием гравитационных маневров // Доклады Академии наук. 2017. Т. 472. № 4. С. 403–406.
  6. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Формирование орбит космического аппарата с большим наклонением к эклиптике посредством многократных гравитационных маневров // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2017. № 2. С. 108–132.
  7. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Гравитационные маневры около Венеры для выхода на внеэклиптические положения. Резонансная асимптотическая скорость // Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы. 2019. Т. 53. № 4. С. 256–264.
  8. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Баллистическое проектирование многоцелевых полетов к Венере // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2019. № 4. С. 154–174. https://doi.org/10.31857/S000233880003501-0
  9. Келдыш М.В., Власова З.П., Лидов М.Л. и др. Исследование траекторий облета Луны и анализ условий фотографирования и передачи информации / Келдыш М.В. Избранные труды. Ракетная техника и космонавтика. М.: Наука, 1988. С. 261–309.
  10. Прикладная небесная механика и управление движением. Сборник статей, посвященный 90-летию со дня рождения Д.Е. Охоцимского / сост. Т.М. Энеев, М.Ю. Овчинников, А.Р. Голиков. М.: Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 2010. 368 с.
  11. Энеев Т.М., Козлов Н.Н. Принцип виртуальных контактов. Метод расчета процесса аккумуляции планет для новой космогонической модели // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. 1979. № 78.
  12. Соболь И.М. Равномерно распределенные последовательности с дополнительным свойством равномерности // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1976. Т. 16. № 5. С. 1332–1337.
  13. Тарасов Е.В. Космонавтика. Механика полета и баллистическое проектирование КЛА. М.: Машиностроение, 1977. 216 с.
  14. Yoder C.F. Astrometric and Geodetic Properties of Earth and the Solar Systems. American Geophysical Union, 1995. http://hdl.handle.net/2014/32032
  15. Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В. и др. Обобщение формулы Резерфорда для синтеза цепочек гравитационных маневров // Доклады российской академии наук. Физика. 2021. Т. 501. № 1. С. 5–7.
  16. Суханов А.А. Астродинамика. М.: Институт космических исследований РАН, 2010. 202 с. ISSN2075-6836

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The impulsive transition of the spacecraft to the departure hyperbola (left) and the impulsive transition of the spacecraft to the ascending branch of the virtual flyby hyperbola of the gravity maneuver at the same point (right)

Download (28KB)
3. Fig. 2. Example of a launch window. Earth – Venus flight. 2025–2028. The departure characteristic velocity is taken according to [8]

Download (81KB)
4. Fig. 3. Construction of a virtual trajectory tube with the formation of quasi-gravity maneuvers (left) and the structure of gravitational scattering (right)

Download (30KB)
5. Fig. 4. Gravitational dispersion of the beam of virtual trajectories of the spacecraft of the starting planet (“Earth”) on the Tisserand diagram

Download (81KB)

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences