Аналіз ефективності комбінування участі двигунів великої та малої тяги під час перельотів Земля – Марс

Харитонов, О., Куценко, О., Куценко, А. (2025). Analysis of the effectiveness of combining high-and low-thrust engines in Earth – Mars flights. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics, 81(2), 142–145. https://doi.org/10.17721/1812-5409.2025/2.22

Міжпланетні пілотовані перельоти потребують швидкої й економічної реалізації. Задовольнити зазначені вимоги можна шляхом поєднання участі двигунів великої та малої тяги, які в змозі забезпечити належні потужність й енергоефективність. У пропонованому дослідженні розглянуто задачу "спринтерського" перельоту Земля – Марс, що полягає в переведенні космічного апарату із заданої кругової орбіти навколо Землі на задану кругову орбіту навколо Марсу за заданий час, менший за час класичного перельоту типу Гомана. Комбінування участі двигунів великої та малої тяги приводить до виникнення задачі оптимізації розподілу сумарної характеристичної швидкості маневру між ділянками великої та малої тяги. При цьому рух на геліоцентричній ділянці траєкторії відбувається не за звичайною Кеплерівською траєкторією, а за близькою до неї дугою, що формується двигуном малої тяги. Двигун великої тяги забезпечує маневри у сфері впливу планет. Завдяки цьому, порівняно із класичним варіантом застосування виключно великої тяги, загальний час маневру не змінюється, а частина палива використовується ефективнішою системою малої тяги. Проте виникає питання: за яких умов маса зекономленого в такий спосіб палива перевершить масу додатково встановленої рушійної системи малої тяги. У пропонованій статті отримано оцінку тривалості перельоту, що обмежує зверху інтервал тривалості перельотів, у якому комбінування двигунів великої та малої тяги є оптимальним.