重力梯度力矩引起的自旋稳定卫星姿态摄动

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1、第30卷第5期2011年lO月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．30No．5Oct．2011重力梯度力矩引起的自旋稳定卫星姿态摄动隋起胜1，袁建平1，姜宇2(1．西北工业大学·西安·710072；2．西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室·西安·710043)摘要：建立了自旋稳定卫星姿态撮动的数值分析方法及模型，对重力梯度力矩作用下自旋卫星自旋轴相对于地心惯性系进动和章动以及赤经和赤纬的变化进行了仿真分析。对重力梯度力矩引起的自旋稳定卫星姿态摄动的演化规律进行了研究。指出在重力梯度力矩的作用下：

2、自旋轴指向绕轨道面法线进动；章动角速度远小于进动角速度；轨道角速度越大，星体相对于地心惯性系的进动角速度和章动角速度越大，赤经和赤纬的变化率越大；自旋角速度越大。星体相对于地心惯性系的进动角速度和章动角速度越小，赤经和赤纬的变化率越小。关键词：自旋稳定卫星；重力梯度力矩；姿态摄动中图分类号：V412．42文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)05—0001一05AttitudePerturbationofSpin—StabilizedSatellitesCausedbyGravityGradientMomentSUIQishen91，

3、YUANJianpin91，JIANGYu2(1．NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072‘2．StateKeyLaboratoryofAstronauticDynamics。Xi’anSatelliteControlCenter．Xi’an710043)Abstract：Amathematicalmodelandnumericalmethodforattitudeperturbationofspin-stabilizedsatellitesarepres—ented．Withhighlighto

4、ngravitygradientmoment，theprecessionangle，nutationangle，longitudeandlatitudeofthespinaxisintheearth—centeredinertialframearecomputedandanalyzed．Theattitudeperturbationofspin-stabi—lizedsatellitescausedbygravitygradientmomentisstudied．Thepaperpointsoutthatwiththeattitudeperturba

5、tionofthegravitygradientmoment。precessionofthespinaxisfollowsthenormallineoftheorbitalplaneandthenuta—tionvelocityismuchsmallerthantheprecessionvelocity．Iftheorbitalvelocityaugments，theprecessionvelocityandnutationvelocityofthespinaxisrelativetotheearth-centeredinertialframewil

6、lincreaseandthelongitudeandlatitudeofthespinaxisintheearth—centeredinertialframewillincrease．Ifthespinvelocityaugments，therateofchangeofthelongitudeandlatitudeofthespinaxiswilldecreaseandtheprecessionvelocityandnutationvelocityofthespinaxisrelativetotheearth—centeredinertialfra

7、mewilldecrease．Keywords：Spin-StabilizedSatellite；GravityGradientMoment；AttitudePerturbationO引言自旋稳定卫星在空间由于受到重力梯度、太阳光压等复杂摄动力矩的作用而使得星体动量矩的惯性空间指向发生变化。在空间运行的自旋稳定卫星一般绕最大惯量轴旋转，由于能量耗散和自旋轴相对动量矩章动阻尼的作用，星体自旋轴指向就是动量矩矢量方向。因此，一般来说，研究在摄动力矩作用下星体动量矩矢量方向的变化就是研究在摄动力矩作用下星体自旋轴指向的变化。卫星应用要求星体自旋轴的惯性空间

8、指向与标称方向的偏离满足一定精度。如果星体自旋轴偏离标称方向超出规定的精度限制，则会严重影响卫星应用，甚至会