Исследовательский проект “Оптимизация пассивной гравитационно-градиентной стабилизации CubeSat 3U с учетом гибких элементов и магнитного демпфирования”

Цель работы – оценить влияние конструктивных элементов (гибкой штанги) на время стабилизации спутника и определить эффективность применения магнитного демпфера для компенсации возникающих возмущений.

Объект исследования – наноспутник формата CubeSat 3U.

Предмет исследования – динамика углового движения аппарата и процесс его стабилизации при наличии гибкого выносного элемента (штанги) и системы пассивного магнитного демпфирования.

Методы исследования:

• 3D-моделирование: Построение модели аппарата и определение тензоров инерции для различных конфигураций в среде Blender.
• Математическое моделирование: Численное решение динамических уравнений Эйлера методом Рунге–Кутты 4-го порядка.
• Условия моделирования: Круговая орбита высотой 500 км с учетом воздействия гравитационного, магнитного и аэродинамического моментов.

Основные результаты:
В ходе исследования получены количественные оценки влияния параметров конструкции на динамику ориентации:

1. Установка гибкой штанги длиной 0,5 м без использования демпфирования негативно сказывается на динамике, увеличивая время стабилизации на 25% (с 4 до 5 витков орбиты).
2. Внедрение в систему магнитного демпфера с моментом 0,05 А·м² позволяет компенсировать негативное влияние гибкого элемента и сократить время стабилизации на 20–27% (возвращая показатель к 4 виткам).

Практическая значимость.
Полученные результаты и количественные оценки могут быть использованы при проектировании энергоэффективных систем пассивной ориентации и стабилизации сверхмалых космических аппаратов, позволяя оптимизировать их массогабаритные и динамические характеристики.