Исследование характеристик и вариантов применения окололунной системы поражения астероидов
Ключевые слова:
система поражения астероидов, космический аппарат перехватчик, отделяемая часть, узловая точка, окололунное базирование, модели планирования примененияАннотация
Представлен анализ современного состояния исследований по проблеме борьбы с астероидной опасностью, который показал необходимость создания многоуровневой системы поражения астероидов. Приведены разработанные авторами математические модели и исследованы характеристики окололунной системы поражения астероидов. Получены оценки пространственно-временных характеристик и вероятностей поражения астероидов в узловых точках для одного космического аппарата-перехватчика (КАП), на основе которых сделаны выводы о потенциальной эффективности создания такой системы и указаны основные направления дальнейших исследований. Предложена оригинальная динамическая модель планирования применения окололунной системы поражения астероидов группировкой КАП. Проанализированы и обоснованы подходы к решению задач моделирования и планирования ее применения, базирующиеся на комбинированном использовании математического аппарата современной теории оптимального управления и исследования операций. Показано, что разработанное к настоящему времени модельно-алгоритмическое обеспечение можно использовать не только для окололунной, но и на других уровнях системы поражения астероидов.Литература
1. Zaitsev A.V. Preventing catastrophic impact // Room, The Space Journal. 2014.
2. Минаков Е.П., Соколов Б.В. Исследование характеристик размещения и применения моноблочных стационарных средств поражения астероидов наземного базирования // Труды СПИИРАН. 2016. Вып. 5(48). С. 182–197.
3. Башаков А.А., Питьев Н.П., Соколов Л.Л. Особенности движения астероида 99942 Апофис //Астрономический вестник. 2008. Том 42. № 1. С. 20–29.
4. Угрозы из космоса // Популярная Механика. 2010. № 9(95). С. 31–46.
5. Назиров Р.Р., Эйсмонт Н.А. Гравитационные маневры как способ направить малые астероиды на траекторию встречи с опасными околоземными объектами // Космические исследования 2010. Т. 48. № 5. С. 1–6.
6. Седых Р. Угрозы из космоса растут // Военное обозрение. 2013. URL: http://vpk-news.ru/ (дата обращения: 21.06.2017).
7. Колин К.К. Глобальные угрозы развитию цивилизации в XXI веке // Стратегические приоритеты. 2014. №1. С. 12–17.
8. Бакланов О. и др. От астероидно-космической опасности Землю защитит «Цитадель» // Воздушно-космическая сфера. 2017. № 1. С. 90–95.
9. Billings L. Words matter: A call for responsible communication about asteroid impact hazards and plans for planetary defense // Space Policy. 2015. vol. 33. pp. 8–12.
10. Kalinin V.N., Sokolov B.V. A dynamic model and an optimal scheduling algorithm for activities with bans of interrupts // Automation and Remote Control. 1987. vol. 48(1–2). pp. 88–94.
11. Bożek, A., Wysocki M. Flexible Job Shop with Continuous Material Flow // International Journal of Production Research. 2015. vol. 53(4). pp. 1273–1290.
12. Dolgui A., Kovalev S. Min-Max and Min-Max Regret Approaches to Minimum Cost Tools Selection, 4OR: A Quarterly // Journal of Operations Research. 2012. vol. 10(2). pp. 181–192.
13. Dolgui A., Kovalev S. Scenario Based Robust Line Balancing: Computational Complexity // Discrete Applied Mathematics. 2012. vol. 160(13–14). pp. 1955–1963.
14. Корбут А.А., Финкельштейн Ю.Ю. Дискретное программирование // М.: Наука. 1969. 368 с.
15. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов // М.: Наука.1983. 392 с.
16. Krylov I.A., Chernousko F.L. An algorithm for the method of successive approximations in optimal control problems // Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 1972. vol. 12(1). pp. 15–38.
17. Ye H., Liu R. A multiphase optimal control method for multi-train control and scheduling on railway lines // Transportation Research Part B: Methodological. 2016. vol. 93. pp. 377–393.
18. Wang X., Disney S. M., Wang J. Stability analysis of constrained inventory systems with transportation delay // European Journal of Operational Research. 2012. vol. 223(1). pp. 86–95.
2. Минаков Е.П., Соколов Б.В. Исследование характеристик размещения и применения моноблочных стационарных средств поражения астероидов наземного базирования // Труды СПИИРАН. 2016. Вып. 5(48). С. 182–197.
3. Башаков А.А., Питьев Н.П., Соколов Л.Л. Особенности движения астероида 99942 Апофис //Астрономический вестник. 2008. Том 42. № 1. С. 20–29.
4. Угрозы из космоса // Популярная Механика. 2010. № 9(95). С. 31–46.
5. Назиров Р.Р., Эйсмонт Н.А. Гравитационные маневры как способ направить малые астероиды на траекторию встречи с опасными околоземными объектами // Космические исследования 2010. Т. 48. № 5. С. 1–6.
6. Седых Р. Угрозы из космоса растут // Военное обозрение. 2013. URL: http://vpk-news.ru/ (дата обращения: 21.06.2017).
7. Колин К.К. Глобальные угрозы развитию цивилизации в XXI веке // Стратегические приоритеты. 2014. №1. С. 12–17.
8. Бакланов О. и др. От астероидно-космической опасности Землю защитит «Цитадель» // Воздушно-космическая сфера. 2017. № 1. С. 90–95.
9. Billings L. Words matter: A call for responsible communication about asteroid impact hazards and plans for planetary defense // Space Policy. 2015. vol. 33. pp. 8–12.
10. Kalinin V.N., Sokolov B.V. A dynamic model and an optimal scheduling algorithm for activities with bans of interrupts // Automation and Remote Control. 1987. vol. 48(1–2). pp. 88–94.
11. Bożek, A., Wysocki M. Flexible Job Shop with Continuous Material Flow // International Journal of Production Research. 2015. vol. 53(4). pp. 1273–1290.
12. Dolgui A., Kovalev S. Min-Max and Min-Max Regret Approaches to Minimum Cost Tools Selection, 4OR: A Quarterly // Journal of Operations Research. 2012. vol. 10(2). pp. 181–192.
13. Dolgui A., Kovalev S. Scenario Based Robust Line Balancing: Computational Complexity // Discrete Applied Mathematics. 2012. vol. 160(13–14). pp. 1955–1963.
14. Корбут А.А., Финкельштейн Ю.Ю. Дискретное программирование // М.: Наука. 1969. 368 с.
15. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов // М.: Наука.1983. 392 с.
16. Krylov I.A., Chernousko F.L. An algorithm for the method of successive approximations in optimal control problems // Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 1972. vol. 12(1). pp. 15–38.
17. Ye H., Liu R. A multiphase optimal control method for multi-train control and scheduling on railway lines // Transportation Research Part B: Methodological. 2016. vol. 93. pp. 377–393.
18. Wang X., Disney S. M., Wang J. Stability analysis of constrained inventory systems with transportation delay // European Journal of Operational Research. 2012. vol. 223(1). pp. 86–95.
Investigation of the characteristics of the near-moon system for hitting asteroids
Abstract
The paper presents an analysis of the current state of research into the problems of the control of the asteroid hazard, which has shown the need to create a multilevel system for hitting asteroids. Mathematical models and characteristics of the near-moon system of damage to asteroids are developed and investigated. For a basic system consisting of a single interceptor spacecraft (ISC), estimates of the probabilities of asteroids are given, on the basis of which conclusions are made about the potential effectiveness of this system, and the main directions for further research are indicated. An original dynamic model for planning the application of the near-moon system of hitting asteroids by the ISC group is proposed. Approaches to the solution of problems of modeling and planning the application of this group based on the combined use of the mathematical apparatus of the modern theory of optimal control and operations research are analyzed and substantiated. The analysis also showed that the model-algorithmic support, developed for the present time, can be used not only for the near-moon but also for other levels of the proposed system for protecting the Earth from asteroids.
Опубликован
2017-10-12
Как цитировать
Минаков, Е. П., Соколов, Б. В., & Шалдаев, С. Е. (2017). Исследование характеристик и вариантов применения окололунной системы поражения астероидов. Труды СПИИРАН, 5(54), 106-129. https://doi.org/10.15622/sp.54.5
Раздел
Методы управления и обработки информации
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
