Изучение неустойчивого многообразия орбиты космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» с целью решения практических задач

С ограниченными орбитами вблизи точек либрации связаны два множества траекторий: устойчивые и неустойчивые многообразия. Эти семейства представляют большой интерес для планирования и реализации космических миссий. Например, вывод космического аппарата на рабочую орбиту в окрестности той или иной точки либрации происходит по траектории из множества устойчивого многообразия. В свою очередь, по траектории из множества неустойчивого многообразия аппарат может вернуться к Земле или же вовсе покинуть околоземное пространство.
В работе проведено исследование неустойчивого многообразия, связанного с ограниченной орбитой в окрестности солнечно-земной точки либрации L2 космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» (СРГ). Предложена методика численного построения так называемых «трубок» неустойчивого многообразия. В качестве целевой задачи перевода космического аппарата на одну из траекторий указанного семейства выбрано сближение с потенциально опасным астероидом Апофис, который пройдет 13 апреля 2029 года на расстоянии около 30000 километров от поверхности Земли. Показано, что при малых затратах характеристической скорости (несколько см/с) обсерватория СРГ, двигаясь по траектории из семейства неустойчивого многообразия, может достичь исследуемое небесное тело. Проведено сравнение такого сценария с прямым перелетом к Апофису, при котором космический аппарат не покидает окрестность точки либрации L2 системы Солнце-Земля.
Также в работе показано, что предлагаемый подход к построению перелетных траекторий применим не только для случая достижения астероида Апофис космическим аппаратом СРГ. В частности, рассмотрены примеры перенаправления обсерватории СРГ к астероиду 1990 MU и европейского космического телескопа Gaia к астероиду 1997 NC1. Все рассчитанные сценарии не требуют больших затрат топлива, поэтому могут быть применены на завершающих этапах миссий.