Dynamics of rigid body attitude motion in orbit under the influence of an ion beam

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The attitude motion of a rigid body during its contactless transportation by an ion beam is considered. A mathematical model describing the 3D motion of the body and the spacecraft that creates the ion beam is developed. For the case of small asymmetry, when the control system of the spacecraft maintains its constant position relative to the transported body, a simplified mathematical model of the attitude motion of the body is obtained. A generalized energy integral and stationary motions of the system are found for the case of a symmetric body in a circular orbit under the action of gravitational and ion beam torques.

About the authors

A. S. Ledkov

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: ledkov@inbox.ru
Samara, Russia

V. S. Aslanov

Samara National Research University

Email: aslanov_vs@mail.ru
Samara, Russia

References

  1. Kowalevski S.Sur le probleme de la rotation d'un corps solide autour d'un point fixe // Acta Mathematica, 1889, vol. 12, no. 1, pp. 177 – 232.
  2. Akulenko L.D., Bolotnik N.N., Borisov A.E., Gavrikov A.A., Emel’yanov G.A.Orientation control of an object on a rotating base by using a two-stage electric drive // J. of Computer&Syst. Sci. Int., 2019, vol. 58, pp. 829–843.
  3. Rozenblat G.M., Reshmin S.A.On optimal rigid body rotation with internal forces application // PMM, 2023, vol. 87, no. 6, pp. 954–969. (in Russian)
  4. Glazkov T.V., Chernousko F.L.Optimal motion of a body controlled by an internal mass in the resistive environment // PMM, 2024, vol. 88, no. 1, рр. 53–66. (in Russian)
  5. Beletskii V.V.Motion of an Artificial Satellite Relative to the Center of Mass. Moscow: Nauka, 1965. 416 p. (in Russian)
  6. Amel’kin N.I.The asymptotic properties of the motions of satellites in a central field due to internal dissipation // JAMM, 2011, vol. 75, no. 2, pp. 140–153.
  7. Amel’kin N.I., Kholoshchak V.V.Rotational motion of a non-symmetrical satellite with a damper in a circular orbit // Mech. of Solids, 2019, vol. 54, pp. 190–203.
  8. Beletskii V.V., Khentov A.A.Rotational Motion of a Magnetized Satellite. Moscow: Nauka, 1985. 287 p.
  9. Ignatov A.I., Sazonov V.V.Investigation of steady-state motion of an artificial earth satellite in the uniaxial magnetic orientation mode // Cosmic Res., 2021, vol. 59, pp. 112–125.
  10. Roldugin D., Ovchinnikov M.Terminal one axis stabilization properties of a spinning satelliteemploying simple magnetic attitude control // Mathematics, 2023, vol. 11, no. 6, 1530, pp. 1–14.
  11. Sarychev V.A., Gutnik S.A.Dynamics of a satellite subject to gravitational and aerodynamic torques. Investigation of equilibrium positions // Cosmic Res., 2015, vol. 53, pp. 449–457.
  12. Sidorenko V.V.One class of motions for a satellite carrying a strong magnet // Cosmic Res., 2002, vol. 40, no. 2, pp. 133–141.
  13. Sarychev V.A., Gutnik S.A.Satellite dynamics under the influence of gravitational and aerodynamic torques. A study of stability of equilibrium positions // Cosmic Res., 2016, vol. 54, pp. 388–398.
  14. Bombardelli C., Pelaez J.Ion beam shepherd for contactless space debris removal // J. of Guidance, Control&Dyn., 2011, vol. 34, no. 3, pp. 916–920.
  15. Colpari R., Sajjad N., Kiran A., Chakraborty M. et al.Conceptual analysis for a technology demonstration mission of the ion beam shepherds // CEAS Space J., 2023, vol. 15, no. 4, pp. 567–584.
  16. Obukhov V.A., Kirillov V.A., Petukhov V.G., Popov G.A. et al.Problematic issues of spacecraft development for contactless removal of space debris by ion beam // Acta Astron., 2021, vol. 181, pp. 569–578.
  17. Aslanov V., Ledkov A.Attitude Dynamics and Control of Space Debris During Ion Beam Transportation. Cambridge: Elsevier, 2022. 310 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».