В сфере космических технологий появился новый метод оптимизации траекторий для малых спутников CubeSat, который делает обслуживание космических аппаратов более безопасным и эффективным. Исследователи из Департамента аэрокосмической инженерии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали алгоритм, позволяющий нескольким CubeSat совместно работать над сборкой и ремонтом космических телескопов.
Новая методика обеспечивает минимальный расход топлива и поддерживает безопасное расстояние между спутниками не менее пяти метров для предотвращения столкновений. Исследователи провели успешное тестирование алгоритма, моделируя работу групп из двух, трех и четырех CubeSat, транспортирующих модульные компоненты между сервисным аппаратом и ремонтируемым космическим телескопом.
Особую сложность представляли масштабы расстояний, с которыми приходится работать. Например, телескоп Джеймса Уэбба находится на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Для решения этой проблемы была разработана новая динамическая модель, учитывающая относительное положение целевого объекта в ограниченной задаче трех тел.
Ключевой прорыв в исследовании произошел во время длительного перелета, когда удалось решить persistent численную проблему в расчетах. Разработанная методология может применяться не только в космической отрасли, но и в других областях, где требуется оптимизация траекторий с различными ограничениями.