ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

UDC 629.78

Технічна механіка, 2023, 1, 14- 24

ПОПЕРЕДНІЙ ВИБІР ОПОРНОЇ ОРБІТИ ДЛЯ СУПУТНИКА ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ЗЕМЛІ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2023.01.014

Алпатов А. П., Маслова А. І., Пироженко А. В.

Алпатов А. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Маслова А. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна
Earth Observing System Data Analytics,
USA

Пироженко А. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна
Earth Observing System Data Analytics,
USA

      Розглядаються низькі майже кругові орбіти супутників дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Ставиться задача вибору орбіт, що найбільш підходять для конкретної місії супутника. Зокрема, розглядається задача приблизного визначення параметрів орбіт, що дозволяють здійснювати задовільний огляд супутником цільової поверхні Землі. Розглянуто основні побажання розробників систем спостереження відносно умов зйомки поверхні Землі. Узгодженню цих побажань із закономірностями орбітального руху супутників на низьких навколоземних орбітах допомагає, як представляється, використання простих моделей, що описують ці закономірності. При цьому бажана візуалізація смуг огляду на Землі. Компромісним рішенням між побажаннями розробників системи спостереження та закономірностями руху супутників є відбір орбіт, які найбільше відповідають характеристикам супутника та його системі спостереження. Мета статті полягає у викладенні простої моделі та алгоритму, що дозволяють здійснити попередній вибір орбіт супутників ДЗЗ. Пропонована модель спирається на відомі співвідношення і новизна матеріалу полягає у компактному та узагальненому викладенні моделі для попереднього вибору орбіти супутника ДЗЗ. У статті наведено моделі, що дозволяють здійснити: оцінку ширини смуги огляду супутника; вибір кута нахилу орбіти; вибір стійкої форми орбіти; вибір висоти орбіти; вибір періоду орбітального руху. Розглянуто переваги та недоліки сонячно-синхронних орбіт. Побудовано аналітичні вирази, що дозволяють досить просто оцінити відхилення супутника від робочої орбіти під дією аеродинамічного гальмування, оцінити швидкість відновлення параметрів орбіти під дією постійного управляючого трансверсального прискорення і визначити допустимі інтервали часу між включеннями двигунів і інтервали їх роботи. Показано переваги орбіт наземного маршруту, що повторюється. Побудовано найпростішу модель для розрахунку та візуалізації смуг огляду супутником поверхні Землі. Таким чином, у статті запропоновано простий алгоритм попереднього вибору орбіт супутників ДЗЗ на низьких навколоземних орбітах, які забезпечують задовільний огляд цільової поверхні Землі.
     

супутник дистанційного зондування Землі, робоча орбіта, ширина смуги огляду, кут нахилу орбіти, форма орбіти

1. Larson W. J., Wertz J. R. Space Mission Analysis and Design. Third Edition. 1999. 9786 p.

2. Vadali R., Kyle T. A. Satellite Orbit Design and Maintenance for Terrestrial Coverag Prasenjit Sengupta Srinivas. Journal of spacecraft and rockets. 2010. Vol. 47. № 1. P. 177–187. https://doi.org/10.2514/1.44120

3. Aorpimai M. Palmer P. L. Repeat-Groundtrack Orbit Acquisition and Maintenance for Earth-Observation Satellites. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2007. Vol. 30, № 3. P. 786–793. https://doi.org/10.2514/1.23413

4. Abramson W. R., Carter D., Kolitz S., McConnell J., Ricard M., Sanders C. The Design and Implementation of Draper’s Earth Phenomena Observing System. AIAA Space 2001 Conference & Exposition. 2001. https://doi.org/10.2514/6.2001-4565

5. Vallado D. A. Fundamentals of Astrodynamics and Applications. Fourth Edition. Space Technology Library. 2013. 1106 p.

6. Pu M., Wang J., Zhang D., Jia Q., Shao X. Optimal Small Satellite Orbit Design Based on Robust Multi-Objective Optimization Method. Aerospace Science and Technology. 2017. Vol. 70. P. 339–350. https://doi.org/10.1016/j.ast.2017.08.016

7. Shilin Z. Satellite Orbit Design and Analysis Based on STK. Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2228. № 1. id.012037, 5 pp. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2228/1/012037

8. Ivanova V. I., Sheptun A. D. Minimization of deviation from local sun time of sun synchronous orbit ascending node considering injection accuracy. Aerospace technic and technology. 2015. № 2 (119). С. 52–56.

9. Borshcheva G. A., Masley V. N., Shovkoplyas Yu. A., Yarmolchuk E. D. Structure and main characteristics of the space system "Sich-2". Space technology. Missile armaments. 2015. № 2. С. 16–24.

10. Lyashenko, V.V., Yatsun, L.V., Yarmolchuk, Ye.D. Satellite “Sich-2M” survey planning. Space science and technology. 2020. № 1(122). С. 30–36. https://doi.org/10.15407/knit2020.01.030

11. Pirozhenko A. V., Maslova A. I., Vasilyev V. V. About the influence of second zonal harmonic on the motion of satellite in almost circular orbits. Space science and technology. 2019. Vol. 25, № 2. С. 3–14. https://doi.org/10.15407/knit2019.02.003

12. Маслова А. І., Пироженко О. В., Василів В. В. Орбіти з мінімальною зміною висоти. Аналіз характеристик і стійкості. Технічна механіка. 2021. № 4. C. 44–55. https://doi.org/10.15407/itm2021.04.044

13. Artyushenko V. M., Vinogradov D. Y. Analysis of the properties of orbit minimum elevation changes. Information Technology Bulletin. 2017. № 4 (14). С. 3–15

14. Pirozhenko A. V., Maslova A. I., Vasyliev V. V. Analytical model of satellite motion in almost circular orbits under the influence of zonal harmonics of geopotential. Space Science and Technology. 2022. 28, № 4 (137). P. 18–30. https://doi.org/10.15407/knit2022.04.018

Copyright (©) 2023 Алпатов А. П., Маслова А. І., Пироженко А. В.

Copyright © 2014-2023 Технічна механіка