Konven?né vedecké metódy sú obmedzené vo svojej schopnosti predpoveda? správanie zložitých dynamických systémov na dlhé obdobia. Napríklad predpovede po?asia zvy?ajne nemôžu poskytnú? podrobné predpovede dlhšie ako 14 dní. Táto nepredvídate?ná povaha systémov sa ozna?uje ako „chaos“.
Výskumníci z Národnej výskumnej univerzity v Samare v Rusku navrhli inovatívny prístup k riadeniu kozmických lodí pomocou teórie chaosu. Veria, že tento prielom by mohol zlepši? orientáciu kozmických lodí vo vesmíre. Zistenia boli publikované v uznávanom ?asopise Nonlinear Dynamics.
Priekopnícky americký matematik a meteorológ Edward Norton Lorenz bol k?ú?ovou postavou v štúdiu dynamického chaosu. Identifikoval kritickú charakteristiku chaotických systémov a odhalil, že sú ovplyvnené „zvláštnymi chaotickými atraktormi“. Tieto atraktory sú podmnožiny fázového priestoru, ktoré v priebehu ?asu vykres?ujú všetky trajektórie vznikajúce v blízkosti.
V podstate rôzne systémy – od atmosférickej konvekcie a nelineárnych oscilácií v rôznych elektrických a mechanických zariadeniach až po tlkot ?udského srdca – vykazujú zložité oscila?né procesy. Zákony, ktorými sa riadia tieto oscilácie, sa neustále menia, no zostávajú obmedzené v rámci špecifických limitov, vysvet?uje Anton Doroshin, vedúci Katedry teoretickej mechaniky na Samarskej univerzite.
„Takéto oscilácie sa nikdy neopakujú a ich grafy sa ?udskému oku javia ako náhodné signály s neustále sa meniacou amplitúdou a frekvenciou. Táto nestabilita vzniká, pretože tieto oscilácie neustále 'unikajú' zo svojich susedných režimov. Napriek tomu zostávajú v obmedzenej oblasti priestoru. , pri?ahovaný zvláštnym atraktorom – zložitou geometrickou entitou s frak?nou dimenzionálnos?ou známou ako fraktál,“ vysvetlil.
Zatia? ?o ú?inky chaosu na dynamické systémy sú ?asto vnímané ako škodlivé – ?o podnecuje mnohých vedcov k tomu, aby sa zamerali na identifikáciu, prevenciu a zmier?ovanie chaotického správania – rastie množstvo výskumov, ktoré uznávajú chaos ako potenciálne prospešný jav.
„Autori ur?itých štúdií navrhli chaotické trajektórie pre kozmické lode, ktoré cestujú zo Zeme na obežnú dráhu Mesiaca, ?ím dosiahli efektívnejšiu spotrebu paliva ako tradi?né pulzné lety GOMAN. Skúmali chaotické možnosti korekcie chybných letových dráh vyplývajúcich z chýb v štartovacej fáze a ukázali príklady úspešných misie zachránené vstupom do chaotického režimu – ako napríklad japonská mesa?ná prieskumná lo? Hiten a americký komunika?ný satelit HGS-1,“ povedal spoluautor Nikolay Elisov, vedúci výskumník na univerzite v Samare.
Využitím algoritmu diferenciálnej evolúcie výskumníci optimalizovali proces chaotickej reorientácie pre kozmické lode, ?o im umožnilo dosiahnu? požadovanú uhlovú polohu a sú?asne zníži? rýchlos? otá?ania.
„Syntetizovali sme priestorové preorientovanie kozmickej lode prostredníctvom vytvorenia dynamického chaosu v jej uhlovom pohybe. Na spustenie tohto chaosu sme použili zavedené podivné chaotické atraktory aj nové, ktoré sme objavili, pri?om každý je schopný zachyti? pohyb kozmickej lode v dynamickom chaose. náš optimaliza?ný algoritmus sme ur?ili optimálne na?asovanie, aby sme opustili chaotický režim a dosiahli špecifikovanú orientáciu v priestore s minimálnou zvyškovou uhlovou rýchlos?ou, „zhrnul Doroshin.
Výskumný tím plánuje pokra?ova? v skúmaní základných vlastností deterministického chaosu a jeho výhodných aplikácií, najmä v oblasti vesmírnej mechaniky a astrodynamiky. Táto štúdia bola podporená grantom od Ruskej vedeckej nadácie (RSF).
Zdroj sputnik, preložené cez google
