Вообще говоря, точность вычисления параметров движения космического объекта напрямую связана с точностью измерения координат и характеристик его движения. А при измерениях и передаче данных всегда присутствуют ошибки, сбои и т. п. Алгоритмы обработки данных измерения должны учитывать это обстоятельство. Отсюда — необходимость применения разных, иногда довольно сложных и трудоемких в реализации математических методов — Калмановской фильтрации, например, и др.
С чего начинается разработка траектории полета межпланетного автомата? Как выбирается «маршрут»? Как все «это» вообще происходит?
ТЕОРИЯ
Математическая модель движения больших планет Солнечной системы основана на современных высокоточных аналитических теориях движения. Для планет от Меркурия до Нептуна используется теория П. Бретаньона VSOP82 (Bretagnon P. Theory for the motion of all the planets: The VSOP82 Solution, 1982). Для Плутона — теория Х. Накаи (Nakai H. Mean elements of Pluto, 1985).
Везде по-разному… Вообще-то, это чрезвычайно «нервный» этап работы. Дело в том, что космический аппарат, особенно если это межпланетная исследовательская станция, несет на борту море оборудования для проведения многочисленных измерений и экспериментов. Практически каждый такой эксперимент требует, чтобы космический аппарат оказался в определенной точке пространства в соответствующей ориентации. Зачастую сама программа эксперимента требует многочисленных переориентаций исследовательской станции и вдобавок включает в себя сеансы измерений в нескольких точках траектории — в открытом космосе, на подлете к планете, при пролете через верхние слои атмосферы и т. д.
Каждый комплекс аппаратуры имеет своего «хозяина» — организацию, планирующую эксперимент. Все такие организации выдают требования, касающиеся баллистических параметров в точках измерений (баллистики, разрабатывающие траекторию движения и программу коррекций, должны учесть в своих расчетах все нюансы). Это не всегда легко сделать, тогда начинается более или менее длительный процесс согласований, совещаний, поиска компромиссов…
При разработке траекторий приходится учитывать множество факторов как «внешнего» (пространственное положение небесных тел, гравитация, предположения о распределении плотности атмосфер и т. п.), так и «внутреннего» свойства (например, запасы топлива или рабочего тела двигателей космического аппарата, накладывающие ограничения на возможные значения импульсов коррекции и смены ориентаций). В частности, существуют временные «окна», когда целесообразно отправлять космическую станцию по некоторому конкретному маршруту. Эти «окна» определяются исходя из возможности минимизировать затраты энергии, времени полета и, как правило, известны заранее, однако вписаться в них не всегда удается по техническим или экономическим причинам.
