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卫星变轨初探

53阅读 2014-11-09上传5页 加豆单 举报/认领 图片版合伙人(招募中) 展开
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Ξ卫星变轨初探娟1,2林1施刘(1.南京大学天文系·江苏南京·210093;2.中国人民解放军61486部队·上海·200072)摘要为了推算卫星变轨时刻和研究变轨过程中轨道变化规律,在仿真计算检验方案可行性的基础上,对有实际背景的某类卫星变轨进行了计算,大致复现了整个变轨过程。仿真和实例结果可为研究非合作目标的卫星轨道改变和变轨后再次捕获提供相关信息和参考依据。关键词单冲量变轨;共面变轨;非共面变轨APrimaryResearchonSatelliteOrbitManeuverSHIJuan1,2LIULin1(1.AstronomyDepartmentofNanjingUniversity,Nanjing,JiangsuProvince210093;2.PLAUnit61486,Shanghai200072)AbstractMethodstocalculatetheepochofsatelliteorbitmaneuverarepresented.Resultsofthesimulationandthedatapro2cessingbasedonobservationshowthepossibilitytodemonstratetheprocessoforbitmaneuver.Therefore,someorbitinforma2tioncouldbegained,whichcouldbeusedintheidentificationofnon2cooperativetargetsaftertheirorbitmaneuver.KeywordsSingleImpulseManeuver;Out2of2PlanManeuver;In2PlanManeuver引言1为满足不同应用需要,航天飞行器会在控制系统作用下改变轨道,称为轨道机动,具体包含了轨道改变与轨道转移两种形式。轨道改变是当初始轨道与目标轨道相交时,在交点处施加一次冲量使飞行器由初始轨道改变为沿目标轨道运动。它可分为共面变轨与非共面变轨。轨道改变的目的一般有轨道捕获以消除入轨误差,轨道保持以消除摄动误差(正常变轨)及执行专项任务(异常变轨)。轨道转移是当初始轨道与目标轨道不相交时,至少需要两次冲量才能使飞行器由初始轨道改变为沿目标轨道运动。它多应用于发射地球同步静止卫星或进行行星际飞行5。本文仅讨论轨道改变的情况,下面简称变轨。一个空间目标监视系统,除具有搜索、捕获、跟踪、数据处理、轨道确定、目标识别等能力和监视卫星发射、解体、陨落等模块外,目标变轨后的重新跟踪能力是它是否复杂的一个标志。对非己控目标(非合作目标),能及时掌握其变轨的时间及变轨过程中轨道变化的规律,是有重要的现实意义的。通过研究分析,可以了解正常情况下轨道捕获和轨道保持的方法及异常情况下对方对突发事件的反应时间,轨道机动的具体目的。这是空间监视由被动转向主动的一个关键。由于变轨过程本身的复杂性和分析变轨的被动性,本文先进行了仿真计算,在验证方案可行性的基础上,进而进行了实例检验。其中仿真计算部分仅考虑单冲量变轨,分瞬间冲量和持续冲量、J2意义和复杂力学模型、不考虑定轨误差和考虑定轨误差等多种情况,采取不同组合形式。对瞬间冲量变轨,着重研究共面变轨,兼带讨论特殊情况下非共面变轨;而对实例检验,则仅考虑某类特殊变轨模型。变轨过程中轨道变化规律的研究,可从Lagrange行星运动方程1入手。整个过程采用数值法(单步法:RKF7(8)嵌套法;多步法:Adams方法)24计算,空间坐标系采用历元J2000.0地心天球坐标系,全部计算公式采用常用人卫计算单位,积分变量使用第一类无奇点变量。考虑4″的测量精度。复杂力学模型时考虑地球非球形引力、第三体(日、月)引力、潮汐形变、太阳辐射压和大气阻力6。Ξ收稿日期:2003-11-03;修回日期:2004-04-28作者简介:施娟(1974-),女(汉),上海人,南京大学天文系在读硕士研究生,主要从事航天器轨道动力学研究。
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