Прикладные аспекты оптимизации орбитальных структур спутниковых систем за счет уточнения параметров орбитального движения

Аннотация

Рассмотрены вопросы оптимизации баллистической структуры спутниковой системы дистанционного зондирования Земли. Подходы к баллистическому проектированию спутниковой системы, ранее разработанные специалистами различных научных школ, были ориентированы на поддержание структурной устойчивости системы за счет развертывания группировок с одинаковой геометрией и с одинаковыми наклонениями, что обеспечивало одинаковые вековые уходы элементов всех орбит. Вместе с тем существует целый комплекс задач, при котором необходимо сформировать спутниковую систему на орбитах разных высот. Для решения задачи обеспечения требуемого уровня устойчивости нового кластера орбитальных структур предлагается подход, включающий эвристическое формирование множества целевых разновысотных орбит; определение некоторой базовой околокруговой орбиты; направленный перебор возможных итерационных вариантов квазисинхронных орбит; согласование состава вектора характеристик условий движения и окончательный расчет приемлемого варианта, который гарантирует заданную точность цикла замыкания трассы.

Апробация предлагаемого подхода проведена на примере определения параметров орбит, обеспечивающих равенство эффективных суток в заданном диапазоне высот. Приводится методика выбора степени учета различных физических факторов космической среды, которая позволяет достигнуть одинаковых отклонений прогнозной траектории от эталонной. Характеристики математической модели движения квазисинхронной орбиты, используемые при прогнозировании, рассчитываются из условия обеспечения устойчивости на заданном временном интервале. Для получения соответствующих оценок используются поправки к параметрам орбиты, приведенные из гринвичской системы координат.

Описывается детальный алгоритм, позволяющий однозначно определить характеристики устойчивой структуры, при реализации которого осуществляется переход от решения нормальной системы уравнений к решению двух треугольных систем.

Анализ предметной области показал, что предложенный подход является новым, а решаемая научная задача относится к классу обратных задач космической кибернетики.