علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

حل تحلیلی برای دینامیک حرکتنسبی در پرواز آرایش‌مند ماهواره‌ها بااستفاده از پارامترهای مداری مختص مدار زمین‌آهنگ

نویسنده
سید حسین مرتضوی
پژوهشکده سامانه های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
چکیده
پرواز آرایش‌مند ماهواره‌ها با توجه به پروژه‌های مختلف عملیاتی در دنیا، یکی از موضوعات به‌روز تحقیقاتی-عملیاتی علوم فضایی محسوب می‌شود. اولین و مهم‌ترین گام در مواجه با این مفهوم، مطالعه و مدل‌سازی دینامیک مسئله است. در این مقاله، دینامیک آرایش پرواز ماهواره‌ها شامل یک ماهوارة پیشرو و یک ماهوارة تعقیب‌گر، با استفاده از پارامترهای مدار مختص مدار زمین‌آهنگ مطالعه شده است. در طی آن، رابطه‌ای تحلیلی برای محاسبة موقعیت و سرعت نسبی مسئلة پیشرو- تعقیبگر در دستگاه مختصات افقی محلی ماهواره پیشرو، استخراج شده است. برای مدل‌سازی دینامیک مسئله از پارامترهای مداری مختص به مدار زمین‌آهنگ استفاده شده‌ که به‌صورت معمول برای مانور حفظ موقعیت ماهواره‌های زمین‌آهنگ استفاده می‌شود. مزیت استفاده از این پارامترها، عدم تکینگی و همچنین وجود درک فیزیکی نسبت به المان‌های مشخص‌کنندة مدار است. روابط تحلیلی به‌دست آمده برای حرکت و سرعت نسبی با فرض نزدیک به دایروی بودن مدارها و نزدیکی دو ماهواره به یکدیگر، حاصل شده است. 
کلیدواژه‌ها
پرواز آرایش‌مند ماهواره‌ها
موقعیت نسبی
سرعت نسبی
مدار زمین‌آهنگ
  1. Hill, G.W., “Researches in the Lunar Theory,” American Journal of Mathematics, Vol. 1, No. 1, 1878, pp. 5-26.
  2. Clohessy, W.H. and Wiltshire, R.S. “Terminal Guidance System for Satellite Rendezvous,” Journal of the Aerospace Sciences, 27, No.9, 1960, pp. 653–658.
  3. Tschauner, J. and Hempel, P., “Optimale Beschleunigungs Programme Für Das Rendezvous-Manöver”, Journal of AstronauticaActa, Vol. 10, No.296, 1964, pp. 339-343,
  4. Carter, T. E. and Humi, M., “Fuel-Optimal Rendezvous Near a Point in General Keplerian Orbit,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 10, No. 6, Nov.-Dec. 1987, pp. 567-573.
  5. Carter, T. E., “New Form for the Optimal Rendezvous Equations Near a Keplerian Orbit,”Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 13, No. 1, 1990, pp. 183-186.
  6. Melton, R. G., “Time-Explicit Representation of Relative Motion Between Elliptical Orbits,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 23, No.4, 2000, pp. 604–610.
  7. Inalhan, G. and How, J., Relative Dynamics and Control of Spacecraft Formations in Elliptic Orbits,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 25, No.1, 2002, pp. 48–59.
  8. Gurfil, P., Idan, M. and Kasdin, N.J., “Neural Adaptive Control for Deep-Space Formation Flying,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 26, No.3, 2003, pp. 491–501.
  9. Gurfil, P., “Relative Motion Between Elliptic Orbits: Generalized Boundedness Conditions and Optimal Formation Keeping,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 28, No.4 , 2005, pp. 761–767.
  10. Vallado, D.A., “Fundamentals of Astrodynamics and Applications,” 2nd Edition, Microcosm Press, Segundo, CA, 2002.
  11. Gim, D. and Alfriend, K. “The State Transition Matrix of Relative Motion for the Perturbed Non-Circular Reference Orbit,” Proceedings of the AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, Santa Barbara, CA, 2001.
  12. Schaub, H., and Alfriend, K.T., “J2 Invariant Relative Orbits for Spacecraft Formations,”Journal of Celestial Mechanics and Dynamical Astronom, Vol.79, Issue 2, 2001, pp. 77-95.
  13. Scheeres, D. J., Hsiao, f. Y. and Vinh, N., “Stabilizing Motion Relative to an Unstable Orbit: Applications to Spacecraft Formation Flight,” Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 26, No. 1, 2003, pp. 62–73.
  14. Koon, W.S., Marsden, J.E. andMurray, R.M. “J2 Dynamics and Formation Flight,” Proceedings of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Montreal, Quebec, 2001.
  15. Schweighart, S.A. andSedwick, R.J., “High-Fidelity Linearized J2 Model for Satellite Formation Flight”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics,Vol.25, No.6, 2002, pp. 1073–1080.
  16. Ross, I.M. “Linearized Dynamic Equations for Spacecraft Subject to J2 Perturbations,”Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 26, No. 4, 2003, pp. 657–659.
  17. Mishne, D., “Formation Control of LEO Satellites Subject to Drag Variation s and J2 Perturbations,”AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit, Monterey, California 5-8, August, 2002.
  18. Alfriend, K.T., Schaub, H. and Gim, D W., “Gravitational Perturbations, Nonlinearity and Circular Orbit Assumption Effects on Formation Flying Control Strategies,” 23rd Annual AAS Guidance and Control Confrence, AAS Paper 00-012, 2000.
  19. Alfriend, K.T. D.W. Gim and S.R. Vadali, “The Characterization of Formation Flying Satellite Relative Motion Orbits”, AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, AAS Paper 02-143, 2002.
  20. Vaddi, S. S., Alfriend, K. T., Vadali, S. R. and Sengupta, P., “Formation Establishment and Reconfiguration Using Impulsive Control,” Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 28, No. 2, 2005, pp. 262-268.
  21. Vadali, S. R., Vaddi, S. S. and Alfriend, K. T., “A New Concept for Controlling Formation Flying Satellite Constellations,” AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, AAS Paper 01-218, 2001.
  22. Vadali, S. R., Vaddi, S. S., Naik, K. S. and Alfriend, K. T. “Control of Satellite Formations,” AIAA Paper 2001-4028,
  23. Mattias Soop, E. Handbook of Geostationary Orbits, Kluwer Academic Publishers, 1994.

  • تاریخ دریافت 31 فروردین 1394
  • تاریخ بازنگری 16 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395