基于应急任务的快速进入近地轨道设计及应用.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第32卷2015年第3期文章编号：1006—1630(2015)03—001204基于应急任务的快速进入近地轨道设计及应用曾俊康，李新洪，刘世轩(装备学院，北京101416)摘要：分析了快速进入近地轨道特点及其星下点轨迹特性，并通过星下点轨迹特性反算快速进入近地轨道根参数。提出了．，。摄动影响下快速进入近地轨道回归轨道设计方法。STK仿真验证了该设计方法的正确性。关键词：快速进入近地轨道；应急任务；响应时间；星下点轨迹中图分类号：V412．41文献标志码：ADesignandApplicatio

2、nofFastAccessOrbitBasedonEmergencyMissionZENGJun-kang，LIXin—hong，LIUShi—xuan(AcademyofEquipment，Beijing101416，China)Abstract：Thepeculiarityofthe{astaccessorbitandthespecialityofsubsatellitepointtrackwasanalyzedinthispaper．Theorbitalparametersofthefastaccessorbitwascalcul

3、atedaccordingtothesubsatellitepointtrack．ThedesignmethodofthefastaccessrepeatorbitwasproposedunderJ2condition．Themethod’ScorrectnesswasverifiedbytheSTKsimulation．Keywords：Fastaccessorbit；Emergencymission；Responsetime；Subsatellitepointtrack0引言响应轨道要求具有轨道响应时间短、发射入轨成本低、覆盖性能好

4、等特点[1]。轨道响应时间作为响应轨道主要指标，直接反映了应急能力。响应时间是指接到任务的时刻至数据传回时刻的时间。从轨道选择角度考虑，入轨时间、在轨响应时间和数据传回成为主要影响指标。发射入轨时间约20min，变化不大，中继卫星能近实时传回数据，故在轨响应时间成为最重要的指标。目前，国内对地观测卫星多采用太阳同步轨道，该轨道虽具备覆盖范围广，能保证卫星每天在特定的时刻经过指定地区等优点，但该轨道不能保证快速飞临指定地方上空完成任务，即首次在轨响应时间较慢[2]。快速进入轨道能在单圈内实现工作，在轨响应时间不超过1个周期，响应时间极短，

5、在应急救灾中选择快速进入轨道可显著提升应急能力。为此，本文对基于应急任务的快速进入近地轨道设计及应用进行了研究。1快速进入近地轨道快速进入轨道由MICROCOSM提出，目的是提供快速发射后首次响应。一般飞行器能在首圈就会进入指定目标上方。对任意给定的发射地点，可定义一条覆盖地球上任意点的快速进入轨道。同样任意的发射点一目标点，都存在顺行和逆行的轨道各一条。快速进入轨道如图1所示。图1向任一点发射快速进入轨道轨迹Fig．1Fastaccessorbitforanyidentifiedlocationonearth收稿日期：2014—07—

6、06；修回日期：2014—08—13作者简介：曾俊康(1989一)，男，硕士生，主要研究方向为飞行器快速进入轨道最大特点是能在一圈内进入目总体设计与应用。标区域上方进行工作，在轨响应时间小于一个运行第32卷2015年第3期曾俊康，等：基于应急任务的快速进入近地轨道设计及应用周期，响应时间短。同时每天可对目标区域实现1～2次重访‘1【。2快速进入近地轨道设计2．1公式推导快速进入轨道单圈星下点轨迹同时经过发射站和目标地区。已知发射站L点大地经纬度(A。，仇)，目标地区T点大地经纬度(A丁，9T)。考虑地球扁率影响，大地纬度9应转换成地心纬

7、度9’，转换公式为tan垆7一(1一，)2tan驴．(1)式中：，为地球扁率口]。卫星由发射站点上方运行至目标地区可采用顺行轨道，亦可用逆行轨道。顺行轨道又可分为第一圈内轨迹到达和第二圈内轨迹到达，此处定义一圈是指星下点轨迹由地球北端(南端)运行至南端(北端)T／2时间内的一段轨迹。第一圈内轨迹到达是指当发射点和目标的星下点位于同一圈内；第二圈轨迹到达是指发射点和目标点星下点位于不同圈内。因此，存在4种类型，如图2～5所示。设定发射站点和目标点，则可由星下点轨迹反算快速进入轨道轨道根参数[4]。图2顺行轨道第一圈轨迹内实现Fig．2Fi

8、rstcircleinsidetrackofprogradeorbitsarriving图3逆行轨道第一圈轨迹内实现Fig．3Firstcircleinsidetrackofretrogradeorbits