Generalization of the Rutherford Formula and Synthesis of Trajectories with Gravity Assist Maneuvers

Yu. F. Golubev; Голубев Ю. Ф.; A. V. Grushevskii; Грушевский А. В.; V. V. Koryanov; Корянов В. В.; A. G. Tuchin; Тучин А. Г.; D. A. Tuchin; Тучин Д. А.

doi:10.31857/S0002338823030058

Generalization of the Rutherford Formula and Synthesis of Trajectories with Gravity Assist Maneuvers

Authors: Golubev Y.F.¹, Grushevskii A.V.¹, Koryanov V.V.¹, Tuchin A.G.¹, Tuchin D.A.¹
Affiliations:
1. Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences, 125047, Moscow, Russia
Issue: No 3 (2023)
Pages: 120-132
Section: CONTROL SYSTEMS FOR MOVING OBJECTS
URL: https://journal-vniispk.ru/0002-3388/article/view/136890
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002338823030058
EDN: https://elibrary.ru/EUKUGY
ID: 136890

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

This article studies the development of new effective methods for designing spacecraft (SC) trajectories for missions using the generalization of the Rutherford formula for the scattering of charged particles proposed by the authors for the case of gravitational scattering. For controlled gravity assist maneuvers of SC, a rule is formulated that makes it possible to purposefully create beams of trajectories with specified properties as a result of a gravity assist maneuver. Modifications of this rule are presented that make it possible to implement efficient and reliable beam recurrent procedures for searching for the ballistic scenarios of interplanetary flights. Of particular importance is the synthesis of sequences of gravity assist maneuvers that provide the given change in the asymptotic velocity of the SC relative to the target planet.

References

Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В., Тучин А.Г. Гравитационные маневры космического аппарата в системе Юпитера // Изв. РАН. ТиСУ. 2014. № 3. С. 149–167.
Боровин Г.К., Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Заславский Г.С., Захваткин М.В., Корянов В.В., Лавренов С.М., Морской И.М., Симонов А.В., Степаньянц В.А., Тучин А.Г., Тучин Д.А., Ярошевский В.С. Баллистико-навигационное обеспечение полетов автоматических космических аппаратов к телам Солнечной системы // Под ред. А.Г. Тучина. МO, Химки: “НПО Лавочкина”, 2018. 336 с. ISBN 978 5-905646-12-6.
Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В., Тучин А.Г., Тучин Д.А. Обобщенная формула Резерфорда и оптимизация пучкового моделирования гравитационных маневров в Солнечной системе: Препринт № 6. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2021. https: //doi.org/10.20948/prepr-2021-6.
Резерфорд Э. Избранные научные труды. Строение атома и искусственное превращение элементов. М.: Наука, 1972. 533 с.
Евдокимов К.Е. Атомная физика. https://portal.tpu.ru/SHARED/e/ EVDOKIMOV/Teach/course_at/Lectures/.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. 4-е изд., исправленное. Т. 1. М.: Наука, 1988. 215 с. ISBN 5-02-013850-9.
Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики: Учебник. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2019. 728 с. ISBN 978-5-19-011288-7.
Охоцимский Д.Е., Сихарулидзе Ю.Г. Основы механики космического полета. М.: Наука, 1990. 448 с. ISBN 5-02-014090-2.
Егоров В.А. О некоторых задачах полета к Луне // УФН. 1957. LXIII. С. 73–117.
Strange N.J., Russell R.P., Buffington B. Mapping the V-infinity Globe // Proc. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit, Mackinac Island, MI, Aug 2007. Advances in the Astronautical Sciences. V. 129. Univelt, 2007. P. 423–446. Paper AAS 07-277.
Голубев Ю.Ф., Грушевский А.В., Корянов В.В., Тучин А.Г., Тучин Д.А. Гравитационное рассеивание при совершении гравитационных маневров и пертурбационные кольца в Солнечной системе // Препринт № 2. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2021. https: //doi.org/ 10.20948/prepr-2021-2
Luzum B., Capitaine N., Fienga A. et al. The IAU 2009 System of Astronomical Constants: The Report of the IAU Working Group on Numerical Standards for Fundamental Astronomy // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2011. V. 110. https://doi.org/10.1007/s10569-011-9352-4
Fukushima T. System of Astronomical Units and Constants. IAU – WGRS/SGAC, 1990, Circ. 13.
Соболь И.М. Равномерно распределенные последовательности с дополнительным свойством равномерности // ЖВМ и МФ. 1976. Т. 16. № 5. С. 1332–1337.
Wambsganss J. Gravitational Lensing in Astronomy. Living Rev. Relativity. 1998. № 1. [Online Article]: Cited on January 26, 2004, https://link.springer.com/article/10.12942/lrr-1998-12.