Москва, 8 октября — Российские ученые из Самарского университета имени Королева предложили новый метод управления космическими аппаратами, основанный на использовании хаотических процессов. Исследование, опубликованное в журнале Nonlinear Dynamics, демонстрирует, как контроль хаоса может помочь в ориентации космических кораблей в пространстве.
Традиционные методы предсказания поведения сложных динамических систем ограничены короткими временными интервалами. В долгосрочной перспективе такие системы становятся непредсказуемыми, что ученые называют "хаосом". Этот феномен был впервые описан американским метеорологом Эдвардом Лоренцем, который выявил основные свойства хаотических систем, включая наличие "странных хаотических аттракторов".
Антон Дорошин, заведующий кафедрой теоретической механики Самарского университета, пояснил, что хаотические системы, такие как атмосферные потоки или механические устройства, демонстрируют сложные колебательные процессы с постоянно меняющимися законами движения. Обычно хаос считается негативным фактором, однако исследователи нашли способы использовать его в космонавтике.
Николай Елисов, старший научный сотрудник университета, рассказал, что некоторые публикации уже предлагали хаотические схемы перелета космических аппаратов с Земли на Луну, что позволяет сократить затраты топлива. Примеры успешного применения включают японский аппарат Hiten и американский спутник HGS-1, которым удалось использовать хаос для исправления траекторий и спасения миссий.
В своем исследовании ученые использовали алгоритм дифференциальной эволюции для расчета оптимального процесса хаотической переориентации космического аппарата. Это позволило достичь желаемого углового положения с минимальной остаточной скоростью вращения. Дорошин подчеркнул, что созданные ими странные аттракторы могут захватывать движение космических аппаратов в динамический хаос, обеспечивая эффективное управление.
Авторы планируют продолжить изучение детерминированного хаоса и его положительных аспектов, а также применять хаотические режимы для решения задач механики космического полета и астродинамики. Исследование получило поддержку гранта Российской научной фонда (РНФ).