Анализ перспективной схемы полета к Венере

В исследовании рассматривается подход к разработке сценария полета к Венере, позволяющий существенно расширить достижимую область посадки аппарата. Предлагаемый подход основан на использовании гравитационного маневра у Венеры для перевода космического аппарата на резонансную (периодическую) орбиту в соотношении периодов 1:1 [1-3], что позволяет космическому аппарату после одного витка перелета на резонансной орбите вернуться к планету через 224,7 суток и осуществить посадку в заданном районе посадки. В качестве примера рассматривается проектирование сценария перелета для миссии к Венере, в состав которой включается орбитальный (ОМ) и посадочный (ПА) аппараты, для окна старта в 2031 году, что связано с планируемым запускам миссий «Венера-Д» [4] и DAVINCI+ [5]. Траектории перелета к Венере в рамках проектируемого сценария определяются при наличии ограничений к совместной работе ОМ и ПА, а также к рабочей орбите ОМ. Проводится предварительный анализ ограничений накладываемых на рабочую орбиту ОМ, а также оценивается их влияние на проектирование траектории перелета космического аппарата. Показано, что в результате построения траектории перелета к Венере с использованием гравитационного маневра удается обеспечить доступ практически к любой заданной точке поверхности Венеры, в том случае, если отсутствуют ограничения к рабочей орбите ОМ. Однако, в силу наличия ограничений на орбиту ОМ доступные для посадки области на поверхности планеты сокращаются, при этом суммарная достижимая площадь все равно составляет более 50% от всей венерианской поверхности. Результаты, полученные для сценария перелета с попутным гравитационным маневром у Венеры, сравниваются с работами [6, 7]. В качестве дополнительного исследования приводятся примеры использования резонансных орбит для решения таких задач, как облет астероидов на пути к желаемой точке посадки космического аппарата, а также непрерывного облета астероидов малым космическим аппаратом, находящимся на резонансной гелиоцентрической орбите 1:1.

[1] Eismont N., Zubko V., Fedyaev K. et al. Expansion of landing areas on the Venus surface using resonant orbits in the Venera-D project // Acta Astronautica. 2022. V. 197. P. 310–322.

[2] Zubko V.A., Eismont N.A., Fedyaev K.S. et al. A method for constructing an interplanetary trajectory of a spacecraft to Venus using resonant orbits to ensure landing in the desired region // Advances in Space Research. 2023. V. 72. No. 2. P. 161–179.

[3] Зубко В.А. Возможные траектории полёта к Венере с посадкой в заданном регионе // Письма в Астрон. журн. 2022. Т. 48. № 12. С. 869–882.

[4] Zasova L., Gorinov D., Eismont N. et al. Venera-D: A Design of an Automatic Space Station for Venus Exploration // Solar System Research. 2019. V. 53. No. 7. P. 506–510.

[5] Garvin J., Getty S., Arney G. et al. DAVINCI+: Deep atmosphere of Venus investigation of noble gases, chemistry, and imaging plus // J. Atmospheric Sciences. 2020. V. 3. No. 2326. Article 2599.

[6] Симонов А.В., Ковалева С.Д., Гордиенко Е.С. и др. Особенности проектирования траекторий перспективных космических аппаратов для исследования Венеры // Инженер. журн.: наука и инновации. 2021. № 10(118).

[7] Эйсмонт Н.А., Засова Л.В., Симонов А.В. и др. Сценарий и траектория миссии «Венера-Д» // Вестн. НПО им. С.А. Лавочкина. 2018. №4. С. 11–18.