航天器环境工程
航天器環境工程
항천기배경공정
SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING
2015年
4期
440-444
,共5页
电动绳系%极轨卫星%轨道寿命%无燃料推进
電動繩繫%極軌衛星%軌道壽命%無燃料推進
전동승계%겁궤위성%궤도수명%무연료추진
electrodynamic tether%polar orbit satellites%orbital lifetime%non-propellant propulsion
低极轨卫星具有轨道周期短、对地观测分辨率高等优点,但由于所在轨道大气阻力大,其使用寿命受到较大限制.文章提出采用水平结构电动绳系抵消低极轨卫星大气阻力的方法,通过系绳电流与地球磁场相互作用产生洛仑兹力进行推进,进而在无燃料消耗的情况下实现对低极轨卫星轨道高度的维持.初步分析了该方法在低极轨不同尺寸卫星中的应用潜力,计算了160、400和800 km典型高度低极轨卫星所经历的地球磁场、电离层和高层大气环境相关参数变化,比较了不同条件下电动绳系推力与大气阻力大小随轨道位置的变化.分析结果表明,该方法适用于400 km轨道高度以上大卫星;在满足一定系绳长度和轨道高度的条件下,电动绳系可以有效延长低极轨卫星的轨道寿命.
低極軌衛星具有軌道週期短、對地觀測分辨率高等優點,但由于所在軌道大氣阻力大,其使用壽命受到較大限製.文章提齣採用水平結構電動繩繫牴消低極軌衛星大氣阻力的方法,通過繫繩電流與地毬磁場相互作用產生洛崙玆力進行推進,進而在無燃料消耗的情況下實現對低極軌衛星軌道高度的維持.初步分析瞭該方法在低極軌不同呎吋衛星中的應用潛力,計算瞭160、400和800 km典型高度低極軌衛星所經歷的地毬磁場、電離層和高層大氣環境相關參數變化,比較瞭不同條件下電動繩繫推力與大氣阻力大小隨軌道位置的變化.分析結果錶明,該方法適用于400 km軌道高度以上大衛星;在滿足一定繫繩長度和軌道高度的條件下,電動繩繫可以有效延長低極軌衛星的軌道壽命.
저겁궤위성구유궤도주기단、대지관측분변솔고등우점,단유우소재궤도대기조력대,기사용수명수도교대한제.문장제출채용수평결구전동승계저소저겁궤위성대기조력적방법,통과계승전류여지구자장상호작용산생락륜자력진행추진,진이재무연료소모적정황하실현대저겁궤위성궤도고도적유지.초보분석료해방법재저겁궤불동척촌위성중적응용잠력,계산료160、400화800 km전형고도저겁궤위성소경력적지구자장、전리층화고층대기배경상관삼수변화,비교료불동조건하전동승계추력여대기조력대소수궤도위치적변화.분석결과표명,해방법괄용우400 km궤도고도이상대위성;재만족일정계승장도화궤도고도적조건하,전동승계가이유효연장저겁궤위성적궤도수명.
The low altitude polar orbit satellite has the advantages of short orbital period and high resolution observation on the ground. However, the high atmosphere drag force shortens its orbital life, which restricts its applications. In this paper, we propose to increase the low polar satellite's orbital lifetime by using a horizontal direction electrodynamic tether. We analyze the possibility of its application in low polar orbit satellites with different sizes at three typical altitudes (160km, 400km and 800km). The magnetic field strength, the electron density and the atmosphere density are calculated by tracking the satellite's motion. By comparing the tether's Lorenz forces and the satellite's atmospheric drag forces, it is shown that the horizontal direction electrodynamic tether can increase the orbital lifetime for low polar orbit satellites within a limit of the tether length, the orbit altitude and the satellite's size, and is especially suitable for large satellites at the altitude above 400km.