卫星工作轨道及其测控特点

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发表时间:2016-05-03 21:31作者:航天工程网址:http://www.jcaae.com


卫星工作轨道及其测控特点

  前面简要介绍了卫星发射轨道运行轨道的有关基本知识,下面,将依据轨道的高低特性来分别介绍近地卫星工作轨道和地球同步卫星工作轨道及其测控特点。所谓工作轨道是卫星投入正常应用后的运行轨道。

(1)近地卫星工作轨道及其测控特点

  近地卫星一般是指运行轨道高度在3000千米以下的卫星。按照其是否回收可分为返回型与非返回型;按其轨道类型可分为太阳同步轨道与一般近地轨道;按其用途可以分为侦察卫星,气象卫星,资源卫星,实验卫星等。


  近地卫星的工作轨道特性决定了近地卫星测控的特点。近地卫星工作轨道为椭圆轨道,但轨道高度低,运行周期短,卫星飞经地面站上空时相对速度高,地面站可控弧段短,一次过站一般仅有十几分钟可观测时间,因此要求在地面上多布测控站以保证较长的累计可测控弧段。由于地面对卫星的可控性差,因此一般要求近地卫星尽可能自主控制,即采用星上程控为主,地面遥控为辅的控制方式,而不采用星地大回路控制方式。

  从前面的分析不难看出,卫星轨道特性不仅决定了要采用什么样的测控方式,而且也规定了测控要求及特点,这种分析思路也适用于中、高轨道卫星的测控特点分折。

(2)地球同步卫星运行轨道及其测控特点


  地球同步卫星是指运行在轨道周期与地球自转周期相同的顺行轨道上的卫星,其轨道参数要求为①圆轨道(e = 0);②赤道轨道(i=0°);③轨道高度:35786千米;④轨道周期为地球自转周期,即23小时56分4秒。这类卫星从地面上看好像固定在赤道上空静止不动,因此又常把地球同步卫星称为地球静止卫星。


  地球同步卫星往往采用过渡入轨方式进行发射,如(图1)所示。运载火箭只将其送入某个大椭圆转移轨道或某个近地停泊轨道,在同步卫星进入工作轨道前通常要经过多次变轨和多次机动,要经过地球同步转移轨道(GTO或称过渡轨道)、漂移轨道(DO或称准同步轨道)及定点捕获过程,才能最后进入定点位置。



  由于地球同步卫星的静止轨道特性及其入轨过程的复杂性,要求地面测控系统提供较近地卫星更多的支持。卫星由地球同步转移轨道变轨进入准同步轨道,就是由地面控制星上的远地点发动机点火,给卫星加速,产生所需的速度增量而完成的。而卫星在由准同步轨道向定点漂移的过程中,也是由地面控制星上无水肼发动机工作,修正其运行轨道而完成的。这一过程往往要持续数天或数十天。在卫星进入工作轨道以后,测控系统又进入同步定点管理阶段,这一阶段的主要测控工作是轨道保持、姿态保持和对星体部件及有效载荷工怍情况的监控等。由于受各种摄动力的影响,卫星进入定点位置后,其轨道参数会发生变化(即e和i不等于0)。因此必须通过定期轨道保持使卫星维持在规定轨道范围内运行。实际上,通常所说的静止卫星并不是真正固定于某一位置,而是绕定点位置作小“8”字形运动。


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