<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">RUDN Journal of Engineering Research</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">RUDN Journal of Engineering Research</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">2312-8143</issn><issn publication-format="electronic">2312-8151</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">38543</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.22363/2312-8143-2024-25-1-7-20</article-id><article-id pub-id-type="edn">FDPCQT</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Non-coplanar rendezvous in near-circular orbit with the use a low thrust engine</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Некомпланарная встреча на околокруговой орбите с помощью двигателя малой тяги</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-1823-9354</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">6606-3690</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Baranov</surname><given-names>Andrey A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Баранов</surname><given-names>Андрей Анатольевич</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Leading Researcher</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник</p></bio><email>andrey_baranov@list.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-5632-3747</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Olivio</surname><given-names>Adilson P.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Оливио</surname><given-names>Адилсон Педро</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Postgraduate, Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>аспирант, департамент механики и процессов управления, инженерная академия</p></bio><email>pedrokekule@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff2"><aff><institution xml:lang="en">RUDN University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Российский университет дружбы народов</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2024-03-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>03</month><year>2024</year></pub-date><volume>25</volume><issue>1</issue><issue-title xml:lang="en">VOL 25, NO1 (2024)</issue-title><issue-title xml:lang="ru">ТОМ 25, №1 (2024)</issue-title><fpage>7</fpage><lpage>20</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2024-04-02"><day>02</day><month>04</month><year>2024</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2024, Baranov A.A., Olivio A.P.</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2024, Баранов А.А., Оливио А.П.</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Baranov A.A., Olivio A.P.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Баранов А.А., Оливио А.П.</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/38543">https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/38543</self-uri><abstract xml:lang="en"><p style="text-align: justify;">Presented method allows one to calculate the of maneuvers performed on several turns using a low-thrust engine. These maneuvers ensure the flight of an active spacecraft within a given area of the target space object. The flight is carried out in the vicinity of a circular orbit. Simplified mathematical models of motion are used to solve this problem. The influence of the non-centrality of the gravitational field and atmosphere is not taken into account in the calculations. The process of determining the parameters of the maneuvers is divided into several stages: in the first and third stages, the parameters of the impulse transfer and the transfer carried out by the low-thrust engine are calculated using analytical methods. In the second stage, the distribution of maneuvering between turns, ensuring a successful solution to the meeting problem, is determined by changing one variable. This method is characterized by its simplicity and high reliability in determining the parameters of maneuvers, which makes it applicable on board a spacecraft. As part of the study, an analysis of the dependence of the total characteristic velocity of solving the meeting problem on the amount of engine thrust was also carried out. The maneuver parameters can be refined using an iterative procedure to take into account the main disturbances.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p style="text-align: justify;">Представлен метод, позволяющий вычислить параметры маневров, выполняемых на нескольких витках с применением двигателя малой тяги. Эти маневры обеспечивают перелет активного космического аппарата в пределы заданной области целевого космического объекта. Перелет осуществляется в окрестности круговой орбиты. Для решения данной задачи применяются упрощенные математические модели движения. Влияние нецентральности гравитационного поля и атмосферы в расчетах не учитывается. Процесс определения параметров маневров разбит на несколько этапов: на первом и третьем этапах параметры импульсного перехода и перехода, осуществляемого двигателем малой тяги, вычисляются с использованием аналитических методов. На втором этапе распределение маневрирования между витками, обеспечивающее успешное решение задачи встречи, определяется путем изменения одной переменной. Данный метод отличается простотой и высокой надежностью в определении параметров маневров, что делает его применимым на борту космических аппаратов. В рамках исследования также проведен анализ зависимости суммарной характеристической скорости решения задачи встречи от величины тяги двигателя. Параметры маневров могут быть уточнены с помощью итерационной процедуры, чтобы учесть основные возмущения.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>spacecraft</kwd><kwd>near-circular orbit</kwd><kwd>velocity impulse</kwd><kwd>calculation of maneuver parameters</kwd><kwd>space object</kwd><kwd>low thrust engine</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>космический аппарат</kwd><kwd>околокруговая орбита</kwd><kwd>импульс скорости</kwd><kwd>расчет параметров маневров</kwd><kwd>космический объект</kwd><kwd>малая тяга</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Prussing JE. Optimal two- and three-impulse fixedtime rendezvous in the vicinity of a circular orbit. AIAA Journal. 1970;8(7):46-56. https://doi.org/10.2514/3.5876</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Прассинг Ж.Е. Оптимальные двух- и трехимпульсные встречи в окрестности круговой орбиты при фиксированном времени перехода // Ракетная техника и космонавтика. 1970. Т. 8. № 7. С. 46–56. https://doi.org/10.2514/3.5876</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B2"><label>2.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Marec J.P. Optimal space trajectories (vol. 1). Amsterdam, Oxford, New York: Elsevier Sci. Publ. Co.; 1979.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Marec J.P. Optimal space trajectories // Studies in Astronautics. Vol. 1. Amsterdam, Oxford, New York: Elsevier Sci. Publ. Co.; 1979. 329 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B3"><label>3.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Bulynin YuL. Ballistic support for orbital motion control of geostationary spacecraft at various stages of operation. System Analysis, Control and Navigation: Abstracts of Reports. Crimea, Yevpatoria; 2008. P. 73-74 ISBN 978-5-4465-3279-7. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Булынин Ю.Л. Баллистическое обеспечение управления орбитальным движением геостационарных КА на различных этапах эксплуатации // 13-я Международная научная конференция «Системный анализ, управление и навигация»: тезисы докладов. Крым, Евпатория, 2008. С. 73–74. ISBN 978-5-44653279-7.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B4"><label>4.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Rylov YuP. Control of a spacecraft entering the satellite system using electric rocket engines. Kosmicheskie issledovaniya. 1985;23(5):691-700. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Рылов Ю.П. Управление космическим аппаратом, входящим в спутниковую систему при помощи электроракетных двигателей // Космические исследования. 1985. Т. 23. № 5. C. 691–700.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B5"><label>5.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kulakov AYu. Model and algorithms of reconfiguration of the spacecraft motion control system (dissertation of the candidate of Technical Sciences). St. Petersburg; 2017. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Кулаков А.Ю. Модель и алгоритмы реконфигурации системы управления движением космического аппарата: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2017. 156 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B6"><label>6.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Tkachenko IS. Analysis of key technologies for creating multisatellite orbital constellations of small spacecraft. Ontology of Designing. 2021;11(4):478-499. https://doi.org/10.18287/2223-9537-2021-11-4-478-499</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Ткаченко И.С. Анализ ключевых технологий создания многоспутниковых орбитальных группировок малых космических аппаратов // Онтология проектирования. 2021. Т. 11. № 4 (42). С. 478–499. https://doi.org/10.18287/2223-9537-2021-11-4-478-499</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B7"><label>7.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Bazhinov IK, Gavrilov VP, Yastrebov VD, et al. Navigation support for the flight of the Salyut - 6Soyuz-Progress orbital complex. Moscow: Nauka Publ.; 1985. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Бажинов И.К., Гаврилов В.П., Ястребов В.Д. и др. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют — 6» — «Союз» — «Прогресс». М.: Наука, 1985.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B8"><label>8.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Baranov A.A. Algorithm for calculating the parameters of four-impulse transitions between close almostcircular orbits. Cosmic Research. 1986;24(3):324-327.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Баранов А.А. Алгоритм расчета параметров четырехимпульсных переходов между близкими околокруговыми орбитам // Космические исследования. 1986. Т. 24. № 3. С. 400–403</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B9"><label>9.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Lidov ML. Mathematical analogy between some optimal problems of trajectory corrections and selection of measurements and algorithms of their solution. Kosmicheskie Issledovaniya. 1971;9(5):687-706. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Лидов М.Л. Математическая аналогия между некоторыми оптимальными задачами коррекции траекторий и выбора состава измерений и алгоритмы их решения // Космические исследования. 1971. Т. 9. № 5. С. 687–706.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B10"><label>10.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Gavrilov V, Obukhov E. Correction problem with fixed number of impulses. Kosmicheskie Issledovaniya.1980;18(2):163-172. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Гаврилов В.П., Обухов Е.В. Задача коррекции с ограничением на число импульсов // Космические исследования. 1980. Т. 18. № 2. С. 163–172.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B11"><label>11.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Lion PM, Handelsman M. Basis-vector for pulse trajectories with a given flight time. Rocket Technology and Cosmonautics. 1968;6(1):153-160. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Лайон П.М., Хенделсмен М. Базис-вектор для импульсных траекторий с заданным временем перелёта // Ракетная техника и космонавтика. 1968. Т. 6. № 1. С. 153–160.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B12"><label>12.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Jezewski DJ, Rozendaal HL. An efficient method for calculating optimal free-space n-impulse trajectories. AIAA Journal. 1968;6(11):2160-2165. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Ежевски Д.Дж., Розендал Х.Л. Эффективный метод расчета оптимальных N–импульсных траекторий полета в космическом пространстве // Ракетная техника и космонавтика. 1968. Т. 6. № 11. С. 138–145.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B13"><label>13.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Baranov AA. Geometric solution of the problem of a rendezvous on close nearly circular coplanar orbits. Cosmic Research. 1989;27(6):689-697.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Баранов А.А. О геометрическом решении задачи встречи на близких почти круговых компланарных орбитах // Космические исследования. 1989. Т. 27. № 6. С. 808–816.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B14"><label>14.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Baranov AA, Roldugin DS. Six-impulse maneuvers for rendezvous of spacecraft in near-circular non-coplanar orbits. Cosmic Research. 2012;50(6):441-448.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Баранов А.А., Ролдугин Д.С. Шестиимпульсные маневры встречи КА на околокруговых некомпланарных орбитах // Космические исследования. 2012. Т. 50. № 6. С. 472–479.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B15"><label>15.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Edelbaum TN. Minimum Impulse Transfer in the Vicinity of a Circular Orbit. Journal of the Astronautical Sciences. 1967;XIV(2):66-73.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Edelbaum T.N. Minimum Impulse Transfer in the Vicinity of a Circular Orbit // Journal of the Astronautical Sciences. 1967. Vol. XIV. No. 2. P. 66–73.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B16"><label>16.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Lebedev VN. Calculation of the motion of a spacecraft with low thrust. Moscow: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1968. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. М.: Изд. ВЦ АН СССР, 1968. 108 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B17"><label>17.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Grodzovsky GL, Ivanov YuN, Tokarev VV. Mechanics of low-thrust space flight. Moscow: Nauka Publ.; 1966. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Гродзовский Г.Л., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Механика космического полета с малой тягой. М.: Наука, 1966. 680 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B18"><label>18.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Petukhov VG. Continuation method for optimization of low-thrust interplanetary trajectories. Cosmic Research. 2012;50(3):258-270. (In Russ.) EDN: OXXIVF</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Петухов В.Г. Метод продолжения для оптимизации межпланетных траекторий с малой тягой // Космические исследования. 2012. Т. 50. № 3. С. 258–270.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B19"><label>19.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Petukhov VG, Olívio AP. Optimization of the finite-thrust trajectory in the vicinity of a circular orbit. Advances in the Astronautical Sciences. 2021;174:5-15.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Petukhov V.G., Olívio A.P. Optimization of the Finite-Thrust Trajectory in the Vicinity of a Circular Orbit // Advances in the Astronautical Sciences. 2021. Vol. 174. P. 5–15.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B20"><label>20.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Baranov AA. Maneuvering in the vicinity of a circular orbit. Moscow: Sputnik+ Publ.; 2016. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Баранов А.А. Маневрирование в окрестности круговой орбиты. М.: Спутник, Москва. 2016. 512 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B21"><label>21.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Ulybyshev YuP. Optimization of multi-mode rendezvous trajectories with constraints. Cosmic Research. 2008;46(2):133-145. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Улыбышев Ю.П. Оптимизация межорбитальных перелетов с малой тягой при ограничениях // Космические исследования. 2012. Т. 50. № 5. С. 403–418.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B22"><label>22.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Ilyin VA, Kuzmak GE. Optimal flights of space-craft. Moscow: Nauka Publ.; 1976. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Ильин В.А., Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов. М.: Наука, 1976. 744 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B23"><label>23.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Baranov AA, Olivio AP. Coplanar multi-turn rendezvous in near-circular orbit using a low-thrust engine. RUDN Journal of Engineering Research. 2022; 23(4):283-292. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-4-283-29</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Baranov A.A., Olivio A.P. Coplanar multi-turn rendezvous in near-circular orbit using a low-thrust engine // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022. Т. 23. № 4. С. 283–292. http://doi.org/10.22363/2312- 8143-2022-23-4-283-292</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B24"><label>24.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Baranov A.A, de Prado AFB, Razumny VY., Baranov Jr.AA. Optimal low-thrust transfers between close near-circular coplanar orbits. Cosmic Research. 2011;49(3):269-279. https://doi.org/10.1134/S0010952511030014</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Баранов А.А., Прадо А.Ф.Б., Разумный В.Ю., Баранов А.А. Оптимальные переходы с малой тягой между близкими околокруговыми компланарными орбитами // Космические исследования. 2011. Т. 49. № 3. С. 278–288.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B25"><label>25.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Clohessy WH, Wiltshire RS. Terminal Guidance System for Satellite Rendezvous. Journal of the Aero-space Sciences. 1960;27(9):653-678. https://doi.org/10.2514/8.8704</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Clohessy W.H., Wiltshire R.S. Terminal Guidance System for Satellite Rendezvous // Journal of the Aerospace Sciences. 1960. Vol. 27. No. 9. P. 653–678. https://doi.org/10.2514/8.8704</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B26"><label>26.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Hill GW. Researches in Lunar Theory. American Journal of Mathematics. 1878;1:5-26.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Hill G.W. Researches in Lunar Theory // American Journal of Mathematics. 1878. Vol. 1. P. 5–26.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B27"><label>27.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Elyasberg PE. Introduction to the theory of flight of artificial Earth satellites. Moscow: Nauka Publ.; 1965. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965. 540 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list></back></article>
