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卫星高精度定轨需要考虑哪些因素?

发布日期: 2019-09-23
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卫星高精度定轨需要考虑哪些因素?




来源 | 太空精酿的空间站(spacebrewer)

作者 | 太空精酿



卫星高精度定轨需要考虑哪些因素?


最近的工作是给低轨卫星做精确的动力学建模,怎么说呢,就是那种加一起也就是重力加速度一亿分之一级别的建模,加速度是纳米/秒ˆ2的量级水平。

要做很多事情——

地球要划分成无数小块,高山和峡谷和湖泊海洋的引力影响肯定不同。

太阳有引力,月球有引力,木星、金星、火星都有引力。

海洋液体潮汐、大陆固体潮汐、大气气态潮汐,都有影响。

太阳光照在卫星上会产生压力,地球反射的太阳光也会产生压力。

对了,光子打在卫星表面有三种情况:被吸收动量全部转化,漫反射,镜面反射。

地球有影子、月球也有影子,进了影子区域后光子数量会暴降。

而且,卫星表面的材料大概有十余种,每一种的性能指标都不一样,卫星每个面几乎不可能只用一种材料。

卫星形状可能非常复杂,需要对每一个面板分别建模,最近在弄的这个卫星分成了15个面,此前有过一个30多个面的。

卫星高精度定轨需要考虑哪些因素?

地球反射太阳光显然也是分季节分地区的,海洋、极地、森林在不同季节不同气候条件下反射率明显不同。

地球本身也是个红外辐射体,它产生的红外辐射也会对卫星造成一定压力。

低轨卫星飞的地方依然存在极其稀薄的大气,会产生微弱的阻力。而且氧气、氮气、氦气、游离中性分子/原子,都要分别建模。

高空大气气象非常复杂,受太阳辐射和地球活动影响很大,还存在很高风速,横向风、纵向风都有。

太阳风强度和复杂的电离层闪烁、甚至是高阶电离层模型,不进行修正是不可能的。

卫星本身也会散热,也能产生一定作用力,甚至一些电子仪器工作都会影响。

此外,还有相对论效应这种必须修正的影响。

卫星每使用一点燃料,都需要及时修正重心位置。

通过这么多努力,终于可以把卫星轨道/位置的精度确定到1厘米级别。

是的,1厘米级别,即便这些卫星运动速度是7000+米/秒。

为什么我们能知道是1厘米,因为我们还需要向这些卫星发射激光,接收它们所带棱镜反射回来的稀少光子数,从而推出它们距离激光点的真实距离,这个位置测量精度在1毫米以内。


卫星高精度定轨需要考虑哪些因素?







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