NASA研发可为在轨运行卫星提供燃料的航天器

正美国国家航空航天局(NASA)正在打造一种可为在轨运行卫星提供燃料的新型航天器——"Restore-L Spacecraft Bus"。目前在轨运行卫星的燃料都非常有限,当卫星燃料耗尽时将无法继续在轨运行。该新型航天器就像一个移动加油站,可自主与在低轨道上运行的卫星对接,并对在轨运行卫星进行轨道燃料加注,使原本燃料即将耗尽的卫星继续运行。据悉,该项目将由NASA戈达德航天中心的卫星服务项目部门管理。该新型航天器将由NASA和总部位于加利福尼亚州的卫星制造商Space Systems Loral(SSL)公司     

不同高度范围月球卫星轨道受摄分析

目前月球探测任务具有多样性,需要采用不同高度的月球卫星轨道,因此研究摄动力对不同高度月球卫星轨道的影响具有重要意义.文章首先分析了月球非球形摄动、地球引力摄动和太阳引力摄动三种摄动力大小随高度的变化规律.在此基础上,仿真计算了这三种摄动对不同高度月球卫星轨道的影响,得到了轨道要素和近月点高度在不同轨道高度范围内随这三种摄动力的变化规律.最后在近月点高度为百米级精度的条件下,给出了不同高度范围需要考虑的摄动力,为新型月球任务轨道设计和轨道控制提供参考.     

卫星对空间目标悬停的最优控制

从卫星相对空间目标的Hill方程出发,提出了悬停轨道的最优控制策略,即保证在连续推力控制最省燃料的情况下,卫星运行在新的悬停轨道上,而非开普勒轨道.将悬停问题转化成为带有约束的最优控制问题,通过应用技术思想和控制参数化时间尺度变换技术得到一个标准的最优控制问题,进而求得最优控制律.仿真结果表明,在一段时间内对空间目标实施轨道悬停是可行的.     

同地迹八颗IGSO卫星区域导航星座分析

设计了由八颗倾斜圆轨道地球同步(IGSO)卫星组成的导航星座.仿真分析表明:该星座具有只需维持覆盖区域不变,无需进行队形保持的优点.对我国绝大部分地区定位精度在20 m以内,北部、西部偏远地区不超过50 m;导航性能优于八颗非同地迹ISGO卫星星座.对亚太地区多重覆盖能力远高于四颗近圆地迹轨道星座;与大椭圆轨道相比,具有卫星轨道保持消耗燃料少,用户终端技术要求低等优点.     

"东方红"五号卫星平台

"东方红"五号卫星平台(DFH-5)是我国下一代地球同步轨道大型卫星公用平台,主要满足未来通信、科学探测和微波遥感类卫星的需求,同时兼顾光学遥感类卫星的需求,具有高承载、大功率、高散热、长寿命、智能化、可扩展、多适应等特点.整星发射质量8000kg,有效载荷承载能力达到1500kg,载荷功率18kW,具备120路以上转发器和14副天线的布局能力,达到国际领先水平.     

"东方红"四号增强型平台

"东方红"四号增强型平台是对"东方红"四号基本型平台进行设计改进,快速实现卫星服务寿命、有效载荷质量和容量提升的一个新型平台.在承载能力、多层通信舱、大功率供配电和先进推进系统4个方面实现了能力的跨越提升,能够满足未来10年左右的应用需求.此外,平台还采取了三维热管网络、高精度姿态控制、重叠压紧展开天线等技术,从多个维度促进了平台综合技术水平的提高.具有高承载、大功率、长寿命、高可靠性等优势;可支持一种或几种有效载荷组合体,适应大容量广播卫星、直播卫星、跟踪与数据中继卫星、高轨遥感,以及其他地球静止轨道应用卫星,可满足国内外用户的不同应用需要.     

借助系绳实现卫星对异面轨道捕获

卫星对异面轨道捕获是通过燃料的消耗来实现的,然而燃料是不可再生的。针对这一问题,研究了借助系绳实现卫星对异面轨道捕获的方法。首先,根据系统动力学模型,推导出系绳剪断瞬间主星和子星的位置和速度的数学表达式,并提出实现卫星轨道面改变的必要条件。其次,定性地分析了系绳参数对轨道倾角变化的影响。最后,结合仿真实例对轨道倾角的变化进行了定量分析。结果表明:系绳面外摆角的角速率是影响轨道倾角变化的主要因素,且其值越大,轨道倾角的变化值越大,然而轨道倾角变化值的增加会造成系绳拉力的变大,因此当此方法用于实现卫星的大倾角机动时,还需考虑系绳的拉力对轨道倾角变化的限制。     

考虑J2项摄动的小推力燃料最优转移轨道设计

为优化得到考虑地球扁率J2项摄动影响的小推力燃料最优转移轨道,提出了一种3次同伦方法.构造较简单的采用"线性引力",且不考虑J2项摄动的大推力能量最优转移轨道作为同伦初始问题.引入3个同伦参数,分别对动力学模型、推力大小和性能指标进行同伦,根据极小值原理推导得到同伦过程中的最优控制律,并通过跟踪同伦参数的连续变化求解一系列的同伦迭代子问题,分别得到J2摄动模型下的大推力能量最优转移轨道和小推力能量最优转移轨道,并最终优化得到小推力燃料最优转移轨道.以航天器与位于太阳同步轨道的碎片的交会任务为算例进行数值仿真,验证所提出的3次同伦方法在求解J2项摄动影响下的小推力燃料最优转移轨道优化问题中的有效性.结果表明,利用打靶法容易对同伦初始问题进行求解,在同伦过程中能连续稳定地跟踪同伦参数,进而得到所需的燃料最优小推力转移轨道,利用该方法能有效地解决J2项摄动导致的非线性强、推力小、转移圈数多等原因所导致的一般数值优化算法不易收敛的难题.     

三组组合照相机提高太阳风暴预测能力

当进入离地球大约50英里轨道时，科里奥利卫星上搭载的实验用太阳物质喷射图像仪（SEMI）就会每100多分钟扫描一次漆黑的太空．寻找飞往地球的太阳能磁性粒子云。SEMI自从2003年1月正式运行以来．二组双耦合协同工作的照相机已经拍摄到200多个日冕物质喷射图。     

航天器轨道计算精度数值分析

文章介绍了航天器轨道计算的基本流程,从数值上分析了时间和坐标转换、各种轨道摄动力及它们在不同的计算条件下,对轨道数值计算精度的影响,为各种应用提供简明信息.部分摄动如光压摄动、日月引力摄动对轨道计算精度的影响随着高度的增加而增大,而另一些如大气阻力及地球引力场模型的影响随着高度的增大而减小;对于低轨道航天器,由于飞行速度较快,总体加速度较大,因此误差的累积速度也较快,各种摄动的影响均较为明显.     

空间太阳能电站的长期轨道动力学建模与分析

提出一种适用于空间太阳能电站的长期轨道动力学模型。以运行在地球静止轨道的Abacus型空间太阳能电站为对象,首先,为避免轨道倾角与偏心率为0产生的奇异,介绍并采用米兰科维奇矢量描述空间太阳电站的轨道动力学,依次建立影响其轨道的4种摄动模型,包括地球非球形引力摄动、日月引力摄动、太阳光压摄动以及微波反冲摄动。随后,进一步分析轨道摄动中的周期项与非周期项,采用平均法对摄动中的周期项进行平均化处理,建立基于米兰科维奇矢量的空间太阳能电站长期轨道动力学方程。最后,通过数值仿真与传统非平均法模型进行对比,以验证所提出平均化动力学模型的优势。     

对引力探测器-B实验结果的质疑

对美国宇航局(NASA)2011年5月4日公布的引力探测-B(GP-B)检验广义相对论实验的最终结果提出了质疑.根据GP-B实验传感装置具有关于卫星自转轴的对称性这一事实指出,其所测量的引力场几何效应的实验误差应该与地球自转引力牵连效应的实验误差十分接近,然而,NASA所公布的结果中前者却是后者的2.5倍;因此认为,这可能表明GP-B在对实验数据处理上至少还有某些物理机制尚未考虑充分.     

基于交会概念的最省燃料共面有限推力轨道转移方法

基于交会概念研究了卫星在平面内的最省燃料有限推力轨道转移问题，假设有一个飞行器已经在目标轨道上运动，此飞行器称为虚拟卫星，发动机推力大小为常值。方向可调。提供了适合于同平面轨道转移的卫星相对运动动力学模型，用Ｐｏｎｔｒｙａｇｉｎ极大值原理导出了最省燃料的推力控制策略，建立了状态和共轭状态的初始边界条件。     

航天与航空

我国成功发射第八颗北斗导航卫星2011年4月10日,我国在西昌卫星发射中心用"长征三号甲"运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。此次发射是今年北斗导航系统组网卫星的第一次发射,     

人造地球卫星在任意椭元轨道间的最佳双冲击切向过渡——关于最佳过渡轨道为Hohmann式轨道的一个证明

简介自从人造卫星上天以来,卫星轨道问题的研究受到了很大的注意,因为这个问题对于卫星的发射、回收,建立星际站,以及宇宙飞船的重返等,都有重大的实际意义。所谓最佳过渡,是要在所要求的最佳条件下使卫星由一个轨道转移到另一个轨道。最佳指标通常是使燃料消耗最少;在火箭的比冲不变的情形下,这等于说要使所需的特征速度最小。过渡方式一般采用瞬时冲击。双冲击过渡在于:在起始轨道的特定点给予卫星一次瞬时冲击,使卫星速度骤变,从而由该点脱离起始轨道,沿过渡轨道运行;当行到予定的终末轨道上某点时,又     

地球静止轨道CW方程建模误差分析

针对地球静止轨道的小倾角、小偏心率的特点,本文在瞬时密切轨道坐标系推导分析了CW方程的各类误差要素,包括地球非球形摄动、三体引力等环境误差,以及线性化误差、非圆轨道相关误差等.采用误差线性化方法结合CW方程解析解得到了J2、偏心率相关误差项的解析表达式.数值计算表明:地球静止轨道下CW方程的误差项要素较多,与相对运动构...     

地球自转条件下的卫星测控模型

在考虑地球自转的条件下,卫星或飞船在飞行过程中相继两圈的经度有一些差异,并且卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角,因而卫星或飞船轨道构成一个环形区域。用圆的最大内接正方形来代替圆对环形区域进行覆盖,得到一个合理的所需测控站个数的数学模型,代入神七相关数据得到全程测控神七时所需的测控站的个数为37个。     

航天与航空

"嫦娥一号"确定奔月路线国防科工委8月16日宣布,我国第一颗人造月球卫星"嫦娥一号"的奔月路线已经确定。据介绍,"嫦娥一号"选择了一条比较安全的探月路线,就是先用运载火箭把月球卫星送入低地球轨道,让卫星先围绕地球飞行,然     

NASA研发太空机器人加油站

太空中的卫星通常使用太阳能电池为其电子设备供电,而在调整轨道及姿态时则需使用燃料——一旦燃料耗尽,其将会变成太空垃圾,威胁其它卫星和空间飞行器的安全。为防止撞击事件的发生,美国国家航空航天局（NASA）已经着手研发太空机器人加油站,     

快速计算卫星球谐摄动和地球引力系数递推关系

给出快速计算卫星球谐摄动和地球引力系统递推关系的一个新方法。这个方法计算速度比Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ及其它已有的方法快,而且甚至地球球谐阶、次扩展到１００＊１００或更多时也人不会出现溢出。本法满足了ＳＬＲ（卫星激光测距）、ＧＰＳ（全球定位系统）及ＬＬＲ（月球激光测距）等高精的应用,把本法投入使用时,地球引力系统必须进行转换,本文也给出了地球引力系数递推关系式。本法已编成程序并投入实际应用,对所有摄动