Коррекция аргумента перигея средней эллиптической орбиты с постоянной большой полуосью и различным эксцентриситетом


Авторы

Иванов С. Г.*, Гришко Д. А.**, Баранов А. А.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия

*e-mail: isgsial@mail.ru
**e-mail: dim.gr@mail.ru

Аннотация

Рассматривается задача импульсной коррекции положения линии апсид орбиты космического объекта, находящегося в регионе глобальных навигационных спутниковых систем. Большая полуось и наклонение орбиты считаются известными и равными 26 578 км и 55° соответственно, а эксцентриситет может изменяться от 0 до 0.76 под действием возмущений от Солнца и Луны. Такой эффект обусловлен гравитационным резонансом, возникающим при длительном поддержании суммы долготы восходящего узла и удвоенного аргумента перигея вблизи значения 270°. Возможны две противоположные задачи: увеличение эксцентриситета для увода объекта из района глобальных навигационных систем или создание устойчивой околокруговой орбиты захоронения. В обоих случаях требуется коррекция положения линии апсид. Исследованы затраты характеристической скорости, необходимые для её поворота в случае околокруговой орбиты в данном регионе с ограничением на сохранение значения большой полуоси. Показано, что при эксцентриситете до 0.01 для отклонения аргумента перицентра на 90° требуются трансверсальные импульсы скорости не более 25 м/с. В общем случае для эллиптической орбиты с фиксированной начальной большой полуосью численно найдено решение, позволяющее изменить ориентацию вектора эксцентриситета, при этом происходит уменьшение большой полуоси орбиты. Показано, что затраты на поворот линии апсид на 15° меняются от 50 м/с до 550 м/с для значений эксцентриситета от 0.1 до 0.76. Доказано, что при e < 0.76 для формирования устойчивой орбиты захоронения или создания и поддержания гравитационного резонанса, поворот линии апсид экономичнее поворота линии узлов, который выполняется импульсным манёвром или с использованием промежуточной орбиты ожидания.

Ключевые слова:

эллиптическая орбита, глобальные навигационные спутниковые системы, возмущения от Солнца и Луны, гравитационный резонанс, аргумент перигея, эволюция вектора эксцентриситета, манёвры коррекции орбиты

Библиографический список

  1. Улыбышев С.Ю. Математическое моделирование и сравнительный анализ схем применения аппарата-буксировщика для решения задачи увода объектов космического мусора на орбиту захоронения. Часть 1 // Труды МАИ. 2019. № 106. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=105746
  2. Улыбышев С.Ю. Математическое моделирование и сравнительный анализ схем применения аппарата-буксировщика для решения задачи увода объектов космического мусора на орбиту захоронения. Часть 2 // Труды МАИ. 2019. № 107. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=107855
  3. Satellite catalog. URL: http://www.celestrak.com/satcat/search.asp
  4. ISO 24113:2019 (E), Space Systems - Space Debris Mitigation Requirements. Impl. 2019 – 07, ISO Central Secretariat, Geneva, 2019, p. 13.
  5. ISO 26872:2019 (E), Space systems - Disposal of satellites operating at geosynchronous altitude. Impl. 2019 – 07, ISO Central Secretariat, Geneva, 2019, p. 46.
  6. U.S. Government Orbital Debris Mitigation Standard Practices, November 2019 Update. URL: https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/library/usg_orbital_debris_mitigation_standard_practices_november...
  7. Jenkin A.B., McVey J.P., Peterson G.E., Sorge M.E. Analysis of ODMSP-compliant near-circular GPS disposal orbits and resulting long-term collision risk // Journal of Space Safety Engineering, 2022, 9 (3), pp. 427–439. URL: https://doi.org/10.1016/j.jsse.2022.06.003
  8. Domínguez-González R., Sánchez-Ortiz N., Francesco C. et al. Disposal strategies analysis for MEO orbits // Proceedings of the International Astronautical congress, 2013, Paper ID: IAC-13, A6,2,5, x19061.
  9. Афанасьева Т.И., Гридчина Т.А., Колюка Ю.Ф., Лаврентьев В.Г. Выбор орбит захоронения для крупноразмерного космического мусора и исследование их долговременной эволюции в разных областях околоземного пространства // Всероссийская научная конференция с международным участием «Космический мусор: фундаментальные и практические аспекты угрозы» (Москва, 17 апреля–19 октября 2019): сборник трудов. - М.: ИКИ РАН, 2019. 236 с. DOI: 10.21046/spacedebris2019-163-170
  10. Ivanov S., Grishko D. Possible disposal strategies for the O3b and Skif satellite systems // Proceedings of the International Astronautical Congress, 2023, Baku, Azerbaijan. URL: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56741414400
  11. Kaufman B. Variation of Parameters and Long-Term Behavior of Planetary Orbits. AIAA Paper No. 70-1055 // AAS/AIAA Astrodynamics Conference, Santa Barbara, CA, August 1970.
  12. Chao C.C. An Analytical Integration of the Averaged Equations of Variation due to Sun-Moon Perturbations and Its Application // The Aerospace Corporation Report No. SDTR-80-12, October 1979.
  13. Казмерчук П.В., Вернигора Л.В. Практическое использование эфемерид EPM и DE // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168190. DOI: 10.34759/trd-2022-125-18
  14. Chao C.C. Applied Orbit Perturbation and Maintenance. The Aerospace Press, El Segundo, California, 2005, 297 p.
  15. Лидов М.Л. Эволюция орбит искусственных спутников под воздействием гравитационных возмущений внешних тел // Искусственные спутники Земли. 1961. Т. 8. C. 5-45.
  16. Kuznetsov E.D., Avvakumova E.A. Dynamical evolution of space debris in the vicinity of GNSS regions // Acta Astronautica, 2018, vol. 158, pp. 140-147. URL: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.02.001
  17. Alessi E.M. et al. Effectiveness of GNSS disposal strategies // Acta Astronautica, 2014, vol. 99, pp. 292-302. URL: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.03.009
  18. Alessi E.M. et al. A Numerical Investigation on the Eccentricity Growth of GNSS Disposal Orbits // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 2016, vol. 125, pp. 71-89. URL: https://doi.org/10.1007/s10569-016-9673-4
  19. Celletti A., Gales C. A study of the lunisolar secular resonance 2ω ̇+Ω ̇=0 // Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 2016, vol. 3. DOI: 10.3389/fspas.2016.00011
  20. Баранов А.А. Маневрирование космических аппаратов в окрестности круговой орбиты. - М: Спутник +, 2016, - 511 с.
  21. Иванов С.Г., Гришко Д.А., Баранов А.А. Изменение долготы восходящего узла средних орбит с постоянной большой полуосью и различным эксцентриситетом // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. № 9. DOI: 10.18698/2308-6033-2024-9-2383
  22. Баранов А.А., Баранов А.А. Маневры формирования спутниковых систем // Труды МАИ. 2009. № 34. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=8223


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход