Download - Translate Klinkard

Transcript

1

ORBIT DAN SIKAP perturbasi

Aerodinamis dan RADIASI TEKANAN

H Klinkrad1 dan B Fritsche2

1Mission Bagian Analisis ESA ESOC D-64293 Darmstadt Jerman

2Hypersonic Teknologi G uml Oumlttingen D-37191 Katlenburg-Lindau Jerman

Abstraksi

Untuk satelit yang beroperasi di orbit rendah Bumi

(LEO) gravitasi memaksa karena massa tidak seragam

distribusi Bumi mendominasi orbit dan sikap

gangguan spektrum Pasukan non-gravitasi adalah

terutama disebabkan oleh pertukaran momentum dengan pesawat ruang angkasa

permukaan dan mereka kebanyakan dari urutan kedua Itu

paling menonjol dari kekuatan-kekuatan ini berasal dari interaksi

dari permukaan pesawat ruang angkasa dengan molekul dan ion

termosfer dan dari dampak foton yang

datang langsung dari matahari yang tercermin sebagai Albedo

dari Bumi belahan diterangi atau yang dipancarkan kembali

oleh seluruh Bumi sebagai tertunda infra-merah (IR) reradiation

Berbeda dengan gangguan gravitasi yang

efek tekanan aerodinamis dan radiasi sulit untuk

Model karena mereka memerlukan pengetahuan yang baik dari pesawat ruang angkasa

geometri dan sifat permukaan dan mereka juga membutuhkan

estimasi yang dapat diandalkan molekul dan partikel foton

fluks Model diperlukan termosfer

dan Albedo Bumi dan distribusi kembali radiasi IR

yang bergantung pada satu set besar parameter termasuk

lokasi pesawat ruang angkasa waktu musim (posisi matahari)

dan geomagnetik tingkat aktivitas matahari dan Variabilitas

dari model lingkungan akan dijelaskan dan

model matematika akan describedwhich penggunaan allowto

yang dihasilkan molekul dan model fluks foton untuk menghitung

perturbing kekuatan dan torsi yang bekerja pada satelit LEO

Contoh akan diberikan untuk ESA ERS-1 dan Envisat

satelit

Kata kunci aerodinamika gratis-molekul tekanan radiasi

gangguan non-gravitasi

1 PENDAHULUAN

Banyak aplikasi ruang memerlukan penentuan orbit yang sangat akurat

dari satelit untuk menggunakan posisi perbaikan yang diketahui

presisi sebagai acuan mutlak untuk pengukuran resolusi tinggi

dari geoid topografi permukaan laut atau

gerakan lempeng tektonik Dengan penggunaan presisi on-board

bantu pelacakan ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit

(Laser retro-reflektor LRR dan jangkauan yang tepat dan rangerate

peralatan PRARE) dan dengan penggunaan tambahan

tipe data pelacakan (langsung altimetri dan altimeter Crossover

pengukuran) ERS-1 amp 2 orbit dapat dipasang

dengan akar mean square (rms) kesalahan sekitar 5 cm radial

10 cm di lintas jalur dan 40 cm pada posisi bersama-track

Cocok tepat tersebut memerlukan perangkat lunak prediksi orbit

dengan model yang sangat akurat dari perturbing gravitasi

dan percepatan non-gravitasi yang mempengaruhi

gerak sebuah satelit Bumi Gangguan gravitasi

mendominasi spektrum kekuatan untuk sebagian besar Bumi

orbit Mereka disebabkan oleh distribusi massa non-seragam

dalam bumi dengan laut atmosfer dan Bumi

pasang dan dengan daya tarik tubuh ketiga (Matahari Bulan planet)

Semua gangguan tersebut dapat dimodelkan dengan

tingkat kepercayaan yang tinggi dan semua dari mereka adalah konservatif

(Hanya menyebabkan perubahan periodik dalam energi orbit)

Sebuah kelas komplementer gangguan orbit dilambangkan

sebagai non-gravitasi Kelas ini terdiri aerodinamis

kekuatan efek tekanan radiasi langsung dan tidak langsung termal

re-radiasi dan dibebankan tarik partikel Model

kekuatan-kekuatan non-gravitasi dipengaruhi oleh ketidakpastian

dalam molekul-permukaan dan interaksi foton-permukaan

proses dalam molekul dan model fluks foton

dan dalam tingkat aktivitas geomagnetik dan mereka matahari dan

berpengaruh pada termosfer dan ionosfer Beberapa

gangguan menyebabkan sekuler penurunan waktu-proporsional

dari energi orbital dan karenanya dari ketinggian orbit

Untuk orbit rendah Bumi (LEO) ini meluruh ketinggian harus

dikompensasi oleh manuver pemeliharaan periodik

Sebuah tinjauan rinci pasukan non-gravitasi (juga dilambangkan

sebagai kekuatan permukaan) dilakukan oleh Rubincam

(1982) Klinkrad et al (1990) dan Ries et al (1992)

Terlepas dari radiasi langsung dan tidak langsung yang dominan

tekanan gangguan termal re-radiasi dan aerodinamis

makalah ini juga menganalisis efek sekunder yang disebabkan

oleh tertunda termal re-emisi akibat bayangan Bumi

transit (efek Yarkovsky) karena rotasi satelit

(Yarkovsky-Schach efek) atau karena frekuensi

beralih antara diterima dan memancarkan radiasi (Poynting-

Efek Robertson) Antreasian amp Rosborough (1992) dan

Powell amp Gaposhkin (1988) fokus analisa mereka tentang radiasi

kekuatan termasuk termal re-radiasi Bumi Albedo

dan Bumi kontribusi IR Gaya aerodinamik pada LEO

ketinggian dibahas secara lebih rinci oleh Marcos et al

(1993) dan oleh Koppenwallner et al (1995) Marcos et al

(1993) dan Klinkrad (1996) juga menyelidiki status

Model thermospheric kontemporer ketidakpastian

dan dampak yang dihasilkan pada prediksi orbit

Tulisan ini akan menggambarkan sifat permukaan

kekuatan model lingkungan kunci dan param2 mereka

Gambar 1 Aktivitas matahari diamati (dalam hal sehari-hari 107 cm radio fluks F10 7 dan nomor sun-spot SSN) dan geomagnetik

kegiatan (dalam hal indeks Ap setiap hari) selama siklus surya 21 dan 22

Gambar 2 Suhu dan jumlah profil ketinggian kepadatan dan ekstrem mereka selama siklus matahari menurut CIRA-86

Model (setara dengan MSIS-90e pada ketinggian thermospheric)

eters metode matematis untuk menentukan molekul

dan fluks insiden foton fisika particlesurface yang

interaksi dan derivasi spesifik satelit

koefisien kekuatan dan torsi untuk nongravitational berbeda

Sumber istilah gangguan Hasil akan

disediakan untuk ERS-1 dan satelit Envisat berdasarkan

pada berjalan dengan Program Angara ESA (Analisis Non-

Akselerasi gravitasi karena Radiasi dan Aerodinamika

Fritsche et al (1998))

2 ENERGI INPUT DARI MATAHARI

Satu-satunya sumber energi yang signifikan untuk Bumi adalah matahari

radiasi yang dipancarkan oleh Matahari melintasi lebar

spektrum frekuensi dengan fluks energi puncak dalam terlihat

cahaya Distribusi energi yang dapat didekati dengan baik

radiator benda hitam dari suhu rata-rata dari 5785 K

memberikan fluks energi rata-rata 1370 Wm2 dengan tahunan

3

variasi 0303 karena eksentrisitas kecil

Orbit Bumi Ketika input energi ke dalam diterangi

belahan rata-rata di atas seluruh permukaan Bumi

berarti fluks energi 349 Wm2 dimana 33

tercermin dalam cahaya tampak sebagai planet albedo (26

tercermin dari awan dan 7 tercermin dari benua

dan lautan) 67 dari energi insiden diserap

oleh atmosfer oleh tanah dan air Hal ini kemudian dipancarkan kembali

terutama sebagai tertunda infra-merah (IR) radiasi yang

memungkinkan Bumi muncul sebagai radiator benda hitam dari rata-rata

suhu 253 K

Masukan Matahari ke keseimbangan drive energi terestrial

efek tekanan radiasi baik aerodinamis dan tidak langsung

(Albedo dan IR)

3 Gangguan AERODINAMIKA

Untuk satelit LEO gangguan aerodinamis sebagian besar

dari urutan kedua Pasukan yang dihasilkan memiliki besaran

kurang dari 11 000-satunya gangguan orde pertama

Bumi oblateness Efek aerodinamis (terutama airdrag)

adalah dominan permukaan kekuatan kontribusi hingga ketinggian

500 km sampai 600 km (tergantung pada atmosfer

kondisi) Selama re-entri (yaitu di bawah 120 km) aerodinamis

kekuatan menjadi kuantitas pesanan gangguan pertama

yang akhirnya mencapai tingkat daya tarik utama

Istilah selama fase penerbangan atmosfer Pada ketinggian

di atas 500 km sampai 600 km tekanan radiasi matahari langsung

berlaku

31 Model of the Earth Suasana

Sementara sebagian dari energi matahari yang diterima dalam terlihat

pita frekuensi dengan variasi tahunan hanya kecil

dinamika atmosfer atas netral terutama

didorong oleh ekstrim radiasi ultra-violet (EUV) dan yang

penyerapan atom oksigen oleh foto-disosiasi dan

proses re-kombinasi dan dengan pemanasan Joule dari

partikel bermuatan yang mengendap ke dalam zona aurora

EUV tingkat radiasi diketahui perubahan surya 11 tahun

siklus Mereka terkait dengan emisi dari Sunspot

daerah dan sebanding dengan jumlah diamati

Sun-spot (lihat Gambar 1) EUV ini juga berkorelasi

dengan 107 cm fluks matahari yang dapat diukur

di tanah melalui salah satu radio atmosfer

jendela (F10 7 didefinisikan dalam satuan 10 1048576 22Wm 1048576 2 Hz 1048576 1)

Puncak pemanasan Joule sering dikaitkan dengan geomagnetik tinggi

kegiatan Ini biasanya diukur dalam

hal sehari-hari planet indeks Ap atau indeks 3-jam

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

lokasi pesawat ruang angkasa waktu musim (posisi matahari)

dan geomagnetik tingkat aktivitas matahari dan Variabilitas

dari model lingkungan akan dijelaskan dan

model matematika akan describedwhich penggunaan allowto

yang dihasilkan molekul dan model fluks foton untuk menghitung

perturbing kekuatan dan torsi yang bekerja pada satelit LEO

Contoh akan diberikan untuk ESA ERS-1 dan Envisat

satelit

Kata kunci aerodinamika gratis-molekul tekanan radiasi

gangguan non-gravitasi

1 PENDAHULUAN

Banyak aplikasi ruang memerlukan penentuan orbit yang sangat akurat

dari satelit untuk menggunakan posisi perbaikan yang diketahui

presisi sebagai acuan mutlak untuk pengukuran resolusi tinggi

dari geoid topografi permukaan laut atau

gerakan lempeng tektonik Dengan penggunaan presisi on-board

bantu pelacakan ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit

(Laser retro-reflektor LRR dan jangkauan yang tepat dan rangerate

peralatan PRARE) dan dengan penggunaan tambahan

tipe data pelacakan (langsung altimetri dan altimeter Crossover

pengukuran) ERS-1 amp 2 orbit dapat dipasang

dengan akar mean square (rms) kesalahan sekitar 5 cm radial

10 cm di lintas jalur dan 40 cm pada posisi bersama-track

Cocok tepat tersebut memerlukan perangkat lunak prediksi orbit

dengan model yang sangat akurat dari perturbing gravitasi

dan percepatan non-gravitasi yang mempengaruhi

gerak sebuah satelit Bumi Gangguan gravitasi

mendominasi spektrum kekuatan untuk sebagian besar Bumi

orbit Mereka disebabkan oleh distribusi massa non-seragam

dalam bumi dengan laut atmosfer dan Bumi

pasang dan dengan daya tarik tubuh ketiga (Matahari Bulan planet)

Semua gangguan tersebut dapat dimodelkan dengan

tingkat kepercayaan yang tinggi dan semua dari mereka adalah konservatif

(Hanya menyebabkan perubahan periodik dalam energi orbit)

Sebuah kelas komplementer gangguan orbit dilambangkan

sebagai non-gravitasi Kelas ini terdiri aerodinamis

kekuatan efek tekanan radiasi langsung dan tidak langsung termal

re-radiasi dan dibebankan tarik partikel Model

kekuatan-kekuatan non-gravitasi dipengaruhi oleh ketidakpastian

dalam molekul-permukaan dan interaksi foton-permukaan

proses dalam molekul dan model fluks foton

dan dalam tingkat aktivitas geomagnetik dan mereka matahari dan

berpengaruh pada termosfer dan ionosfer Beberapa

gangguan menyebabkan sekuler penurunan waktu-proporsional

dari energi orbital dan karenanya dari ketinggian orbit

Untuk orbit rendah Bumi (LEO) ini meluruh ketinggian harus

dikompensasi oleh manuver pemeliharaan periodik

Sebuah tinjauan rinci pasukan non-gravitasi (juga dilambangkan

sebagai kekuatan permukaan) dilakukan oleh Rubincam

(1982) Klinkrad et al (1990) dan Ries et al (1992)

Terlepas dari radiasi langsung dan tidak langsung yang dominan

tekanan gangguan termal re-radiasi dan aerodinamis

makalah ini juga menganalisis efek sekunder yang disebabkan

oleh tertunda termal re-emisi akibat bayangan Bumi

transit (efek Yarkovsky) karena rotasi satelit

(Yarkovsky-Schach efek) atau karena frekuensi

beralih antara diterima dan memancarkan radiasi (Poynting-

Efek Robertson) Antreasian amp Rosborough (1992) dan

Powell amp Gaposhkin (1988) fokus analisa mereka tentang radiasi

kekuatan termasuk termal re-radiasi Bumi Albedo

dan Bumi kontribusi IR Gaya aerodinamik pada LEO

ketinggian dibahas secara lebih rinci oleh Marcos et al

(1993) dan oleh Koppenwallner et al (1995) Marcos et al

(1993) dan Klinkrad (1996) juga menyelidiki status

Model thermospheric kontemporer ketidakpastian

dan dampak yang dihasilkan pada prediksi orbit

Tulisan ini akan menggambarkan sifat permukaan

kekuatan model lingkungan kunci dan param2 mereka

Gambar 1 Aktivitas matahari diamati (dalam hal sehari-hari 107 cm radio fluks F10 7 dan nomor sun-spot SSN) dan geomagnetik

kegiatan (dalam hal indeks Ap setiap hari) selama siklus surya 21 dan 22

Gambar 2 Suhu dan jumlah profil ketinggian kepadatan dan ekstrem mereka selama siklus matahari menurut CIRA-86

Model (setara dengan MSIS-90e pada ketinggian thermospheric)

eters metode matematis untuk menentukan molekul

dan fluks insiden foton fisika particlesurface yang

interaksi dan derivasi spesifik satelit

koefisien kekuatan dan torsi untuk nongravitational berbeda

Sumber istilah gangguan Hasil akan

disediakan untuk ERS-1 dan satelit Envisat berdasarkan

pada berjalan dengan Program Angara ESA (Analisis Non-

Akselerasi gravitasi karena Radiasi dan Aerodinamika

Fritsche et al (1998))

2 ENERGI INPUT DARI MATAHARI

Satu-satunya sumber energi yang signifikan untuk Bumi adalah matahari

radiasi yang dipancarkan oleh Matahari melintasi lebar

spektrum frekuensi dengan fluks energi puncak dalam terlihat

cahaya Distribusi energi yang dapat didekati dengan baik

radiator benda hitam dari suhu rata-rata dari 5785 K

memberikan fluks energi rata-rata 1370 Wm2 dengan tahunan

3

variasi 0303 karena eksentrisitas kecil

Orbit Bumi Ketika input energi ke dalam diterangi

belahan rata-rata di atas seluruh permukaan Bumi

berarti fluks energi 349 Wm2 dimana 33

tercermin dalam cahaya tampak sebagai planet albedo (26

tercermin dari awan dan 7 tercermin dari benua

dan lautan) 67 dari energi insiden diserap

oleh atmosfer oleh tanah dan air Hal ini kemudian dipancarkan kembali

terutama sebagai tertunda infra-merah (IR) radiasi yang

memungkinkan Bumi muncul sebagai radiator benda hitam dari rata-rata

suhu 253 K

Masukan Matahari ke keseimbangan drive energi terestrial

efek tekanan radiasi baik aerodinamis dan tidak langsung

(Albedo dan IR)

3 Gangguan AERODINAMIKA

Untuk satelit LEO gangguan aerodinamis sebagian besar

dari urutan kedua Pasukan yang dihasilkan memiliki besaran

kurang dari 11 000-satunya gangguan orde pertama

Bumi oblateness Efek aerodinamis (terutama airdrag)

adalah dominan permukaan kekuatan kontribusi hingga ketinggian

500 km sampai 600 km (tergantung pada atmosfer

kondisi) Selama re-entri (yaitu di bawah 120 km) aerodinamis

kekuatan menjadi kuantitas pesanan gangguan pertama

yang akhirnya mencapai tingkat daya tarik utama

Istilah selama fase penerbangan atmosfer Pada ketinggian

di atas 500 km sampai 600 km tekanan radiasi matahari langsung

berlaku

31 Model of the Earth Suasana

Sementara sebagian dari energi matahari yang diterima dalam terlihat

pita frekuensi dengan variasi tahunan hanya kecil

dinamika atmosfer atas netral terutama

didorong oleh ekstrim radiasi ultra-violet (EUV) dan yang

penyerapan atom oksigen oleh foto-disosiasi dan

proses re-kombinasi dan dengan pemanasan Joule dari

partikel bermuatan yang mengendap ke dalam zona aurora

EUV tingkat radiasi diketahui perubahan surya 11 tahun

siklus Mereka terkait dengan emisi dari Sunspot

daerah dan sebanding dengan jumlah diamati

Sun-spot (lihat Gambar 1) EUV ini juga berkorelasi

dengan 107 cm fluks matahari yang dapat diukur

di tanah melalui salah satu radio atmosfer

jendela (F10 7 didefinisikan dalam satuan 10 1048576 22Wm 1048576 2 Hz 1048576 1)

Puncak pemanasan Joule sering dikaitkan dengan geomagnetik tinggi

kegiatan Ini biasanya diukur dalam

hal sehari-hari planet indeks Ap atau indeks 3-jam

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

mendominasi spektrum kekuatan untuk sebagian besar Bumi

orbit Mereka disebabkan oleh distribusi massa non-seragam

dalam bumi dengan laut atmosfer dan Bumi

pasang dan dengan daya tarik tubuh ketiga (Matahari Bulan planet)

Semua gangguan tersebut dapat dimodelkan dengan

tingkat kepercayaan yang tinggi dan semua dari mereka adalah konservatif

(Hanya menyebabkan perubahan periodik dalam energi orbit)

Sebuah kelas komplementer gangguan orbit dilambangkan

sebagai non-gravitasi Kelas ini terdiri aerodinamis

kekuatan efek tekanan radiasi langsung dan tidak langsung termal

re-radiasi dan dibebankan tarik partikel Model

kekuatan-kekuatan non-gravitasi dipengaruhi oleh ketidakpastian

dalam molekul-permukaan dan interaksi foton-permukaan

proses dalam molekul dan model fluks foton

dan dalam tingkat aktivitas geomagnetik dan mereka matahari dan

berpengaruh pada termosfer dan ionosfer Beberapa

gangguan menyebabkan sekuler penurunan waktu-proporsional

dari energi orbital dan karenanya dari ketinggian orbit

Untuk orbit rendah Bumi (LEO) ini meluruh ketinggian harus

dikompensasi oleh manuver pemeliharaan periodik

Sebuah tinjauan rinci pasukan non-gravitasi (juga dilambangkan

sebagai kekuatan permukaan) dilakukan oleh Rubincam

(1982) Klinkrad et al (1990) dan Ries et al (1992)

Terlepas dari radiasi langsung dan tidak langsung yang dominan

tekanan gangguan termal re-radiasi dan aerodinamis

makalah ini juga menganalisis efek sekunder yang disebabkan

oleh tertunda termal re-emisi akibat bayangan Bumi

transit (efek Yarkovsky) karena rotasi satelit

(Yarkovsky-Schach efek) atau karena frekuensi

beralih antara diterima dan memancarkan radiasi (Poynting-

Efek Robertson) Antreasian amp Rosborough (1992) dan

Powell amp Gaposhkin (1988) fokus analisa mereka tentang radiasi

kekuatan termasuk termal re-radiasi Bumi Albedo

dan Bumi kontribusi IR Gaya aerodinamik pada LEO

ketinggian dibahas secara lebih rinci oleh Marcos et al

(1993) dan oleh Koppenwallner et al (1995) Marcos et al

(1993) dan Klinkrad (1996) juga menyelidiki status

Model thermospheric kontemporer ketidakpastian

dan dampak yang dihasilkan pada prediksi orbit

Tulisan ini akan menggambarkan sifat permukaan

kekuatan model lingkungan kunci dan param2 mereka

Gambar 1 Aktivitas matahari diamati (dalam hal sehari-hari 107 cm radio fluks F10 7 dan nomor sun-spot SSN) dan geomagnetik

kegiatan (dalam hal indeks Ap setiap hari) selama siklus surya 21 dan 22

Gambar 2 Suhu dan jumlah profil ketinggian kepadatan dan ekstrem mereka selama siklus matahari menurut CIRA-86

Model (setara dengan MSIS-90e pada ketinggian thermospheric)

eters metode matematis untuk menentukan molekul

dan fluks insiden foton fisika particlesurface yang

interaksi dan derivasi spesifik satelit

koefisien kekuatan dan torsi untuk nongravitational berbeda

Sumber istilah gangguan Hasil akan

disediakan untuk ERS-1 dan satelit Envisat berdasarkan

pada berjalan dengan Program Angara ESA (Analisis Non-

Akselerasi gravitasi karena Radiasi dan Aerodinamika

Fritsche et al (1998))

2 ENERGI INPUT DARI MATAHARI

Satu-satunya sumber energi yang signifikan untuk Bumi adalah matahari

radiasi yang dipancarkan oleh Matahari melintasi lebar

spektrum frekuensi dengan fluks energi puncak dalam terlihat

cahaya Distribusi energi yang dapat didekati dengan baik

radiator benda hitam dari suhu rata-rata dari 5785 K

memberikan fluks energi rata-rata 1370 Wm2 dengan tahunan

3

variasi 0303 karena eksentrisitas kecil

Orbit Bumi Ketika input energi ke dalam diterangi

belahan rata-rata di atas seluruh permukaan Bumi

berarti fluks energi 349 Wm2 dimana 33

tercermin dalam cahaya tampak sebagai planet albedo (26

tercermin dari awan dan 7 tercermin dari benua

dan lautan) 67 dari energi insiden diserap

oleh atmosfer oleh tanah dan air Hal ini kemudian dipancarkan kembali

terutama sebagai tertunda infra-merah (IR) radiasi yang

memungkinkan Bumi muncul sebagai radiator benda hitam dari rata-rata

suhu 253 K

Masukan Matahari ke keseimbangan drive energi terestrial

efek tekanan radiasi baik aerodinamis dan tidak langsung

(Albedo dan IR)

3 Gangguan AERODINAMIKA

Untuk satelit LEO gangguan aerodinamis sebagian besar

dari urutan kedua Pasukan yang dihasilkan memiliki besaran

kurang dari 11 000-satunya gangguan orde pertama

Bumi oblateness Efek aerodinamis (terutama airdrag)

adalah dominan permukaan kekuatan kontribusi hingga ketinggian

500 km sampai 600 km (tergantung pada atmosfer

kondisi) Selama re-entri (yaitu di bawah 120 km) aerodinamis

kekuatan menjadi kuantitas pesanan gangguan pertama

yang akhirnya mencapai tingkat daya tarik utama

Istilah selama fase penerbangan atmosfer Pada ketinggian

di atas 500 km sampai 600 km tekanan radiasi matahari langsung

berlaku

31 Model of the Earth Suasana

Sementara sebagian dari energi matahari yang diterima dalam terlihat

pita frekuensi dengan variasi tahunan hanya kecil

dinamika atmosfer atas netral terutama

didorong oleh ekstrim radiasi ultra-violet (EUV) dan yang

penyerapan atom oksigen oleh foto-disosiasi dan

proses re-kombinasi dan dengan pemanasan Joule dari

partikel bermuatan yang mengendap ke dalam zona aurora

EUV tingkat radiasi diketahui perubahan surya 11 tahun

siklus Mereka terkait dengan emisi dari Sunspot

daerah dan sebanding dengan jumlah diamati

Sun-spot (lihat Gambar 1) EUV ini juga berkorelasi

dengan 107 cm fluks matahari yang dapat diukur

di tanah melalui salah satu radio atmosfer

jendela (F10 7 didefinisikan dalam satuan 10 1048576 22Wm 1048576 2 Hz 1048576 1)

Puncak pemanasan Joule sering dikaitkan dengan geomagnetik tinggi

kegiatan Ini biasanya diukur dalam

hal sehari-hari planet indeks Ap atau indeks 3-jam

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

transit (efek Yarkovsky) karena rotasi satelit

(Yarkovsky-Schach efek) atau karena frekuensi

beralih antara diterima dan memancarkan radiasi (Poynting-

Efek Robertson) Antreasian amp Rosborough (1992) dan

Powell amp Gaposhkin (1988) fokus analisa mereka tentang radiasi

kekuatan termasuk termal re-radiasi Bumi Albedo

dan Bumi kontribusi IR Gaya aerodinamik pada LEO

ketinggian dibahas secara lebih rinci oleh Marcos et al

(1993) dan oleh Koppenwallner et al (1995) Marcos et al

(1993) dan Klinkrad (1996) juga menyelidiki status

Model thermospheric kontemporer ketidakpastian

dan dampak yang dihasilkan pada prediksi orbit

Tulisan ini akan menggambarkan sifat permukaan

kekuatan model lingkungan kunci dan param2 mereka

Gambar 1 Aktivitas matahari diamati (dalam hal sehari-hari 107 cm radio fluks F10 7 dan nomor sun-spot SSN) dan geomagnetik

kegiatan (dalam hal indeks Ap setiap hari) selama siklus surya 21 dan 22

Gambar 2 Suhu dan jumlah profil ketinggian kepadatan dan ekstrem mereka selama siklus matahari menurut CIRA-86

Model (setara dengan MSIS-90e pada ketinggian thermospheric)

eters metode matematis untuk menentukan molekul

dan fluks insiden foton fisika particlesurface yang

interaksi dan derivasi spesifik satelit

koefisien kekuatan dan torsi untuk nongravitational berbeda

Sumber istilah gangguan Hasil akan

disediakan untuk ERS-1 dan satelit Envisat berdasarkan

pada berjalan dengan Program Angara ESA (Analisis Non-

Akselerasi gravitasi karena Radiasi dan Aerodinamika

Fritsche et al (1998))

2 ENERGI INPUT DARI MATAHARI

Satu-satunya sumber energi yang signifikan untuk Bumi adalah matahari

radiasi yang dipancarkan oleh Matahari melintasi lebar

spektrum frekuensi dengan fluks energi puncak dalam terlihat

cahaya Distribusi energi yang dapat didekati dengan baik

radiator benda hitam dari suhu rata-rata dari 5785 K

memberikan fluks energi rata-rata 1370 Wm2 dengan tahunan

3

variasi 0303 karena eksentrisitas kecil

Orbit Bumi Ketika input energi ke dalam diterangi

belahan rata-rata di atas seluruh permukaan Bumi

berarti fluks energi 349 Wm2 dimana 33

tercermin dalam cahaya tampak sebagai planet albedo (26

tercermin dari awan dan 7 tercermin dari benua

dan lautan) 67 dari energi insiden diserap

oleh atmosfer oleh tanah dan air Hal ini kemudian dipancarkan kembali

terutama sebagai tertunda infra-merah (IR) radiasi yang

memungkinkan Bumi muncul sebagai radiator benda hitam dari rata-rata

suhu 253 K

Masukan Matahari ke keseimbangan drive energi terestrial

efek tekanan radiasi baik aerodinamis dan tidak langsung

(Albedo dan IR)

3 Gangguan AERODINAMIKA

Untuk satelit LEO gangguan aerodinamis sebagian besar

dari urutan kedua Pasukan yang dihasilkan memiliki besaran

kurang dari 11 000-satunya gangguan orde pertama

Bumi oblateness Efek aerodinamis (terutama airdrag)

adalah dominan permukaan kekuatan kontribusi hingga ketinggian

500 km sampai 600 km (tergantung pada atmosfer

kondisi) Selama re-entri (yaitu di bawah 120 km) aerodinamis

kekuatan menjadi kuantitas pesanan gangguan pertama

yang akhirnya mencapai tingkat daya tarik utama

Istilah selama fase penerbangan atmosfer Pada ketinggian

di atas 500 km sampai 600 km tekanan radiasi matahari langsung

berlaku

31 Model of the Earth Suasana

Sementara sebagian dari energi matahari yang diterima dalam terlihat

pita frekuensi dengan variasi tahunan hanya kecil

dinamika atmosfer atas netral terutama

didorong oleh ekstrim radiasi ultra-violet (EUV) dan yang

penyerapan atom oksigen oleh foto-disosiasi dan

proses re-kombinasi dan dengan pemanasan Joule dari

partikel bermuatan yang mengendap ke dalam zona aurora

EUV tingkat radiasi diketahui perubahan surya 11 tahun

siklus Mereka terkait dengan emisi dari Sunspot

daerah dan sebanding dengan jumlah diamati

Sun-spot (lihat Gambar 1) EUV ini juga berkorelasi

dengan 107 cm fluks matahari yang dapat diukur

di tanah melalui salah satu radio atmosfer

jendela (F10 7 didefinisikan dalam satuan 10 1048576 22Wm 1048576 2 Hz 1048576 1)

Puncak pemanasan Joule sering dikaitkan dengan geomagnetik tinggi

kegiatan Ini biasanya diukur dalam

hal sehari-hari planet indeks Ap atau indeks 3-jam

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Fritsche et al (1998))

2 ENERGI INPUT DARI MATAHARI

Satu-satunya sumber energi yang signifikan untuk Bumi adalah matahari

radiasi yang dipancarkan oleh Matahari melintasi lebar

spektrum frekuensi dengan fluks energi puncak dalam terlihat

cahaya Distribusi energi yang dapat didekati dengan baik

radiator benda hitam dari suhu rata-rata dari 5785 K

memberikan fluks energi rata-rata 1370 Wm2 dengan tahunan

3

variasi 0303 karena eksentrisitas kecil

Orbit Bumi Ketika input energi ke dalam diterangi

belahan rata-rata di atas seluruh permukaan Bumi

berarti fluks energi 349 Wm2 dimana 33

tercermin dalam cahaya tampak sebagai planet albedo (26

tercermin dari awan dan 7 tercermin dari benua

dan lautan) 67 dari energi insiden diserap

oleh atmosfer oleh tanah dan air Hal ini kemudian dipancarkan kembali

terutama sebagai tertunda infra-merah (IR) radiasi yang

memungkinkan Bumi muncul sebagai radiator benda hitam dari rata-rata

suhu 253 K

Masukan Matahari ke keseimbangan drive energi terestrial

efek tekanan radiasi baik aerodinamis dan tidak langsung

(Albedo dan IR)

3 Gangguan AERODINAMIKA

Untuk satelit LEO gangguan aerodinamis sebagian besar

dari urutan kedua Pasukan yang dihasilkan memiliki besaran

kurang dari 11 000-satunya gangguan orde pertama

Bumi oblateness Efek aerodinamis (terutama airdrag)

adalah dominan permukaan kekuatan kontribusi hingga ketinggian

500 km sampai 600 km (tergantung pada atmosfer

kondisi) Selama re-entri (yaitu di bawah 120 km) aerodinamis

kekuatan menjadi kuantitas pesanan gangguan pertama

yang akhirnya mencapai tingkat daya tarik utama

Istilah selama fase penerbangan atmosfer Pada ketinggian

di atas 500 km sampai 600 km tekanan radiasi matahari langsung

berlaku

31 Model of the Earth Suasana

Sementara sebagian dari energi matahari yang diterima dalam terlihat

pita frekuensi dengan variasi tahunan hanya kecil

dinamika atmosfer atas netral terutama

didorong oleh ekstrim radiasi ultra-violet (EUV) dan yang

penyerapan atom oksigen oleh foto-disosiasi dan

proses re-kombinasi dan dengan pemanasan Joule dari

partikel bermuatan yang mengendap ke dalam zona aurora

EUV tingkat radiasi diketahui perubahan surya 11 tahun

siklus Mereka terkait dengan emisi dari Sunspot

daerah dan sebanding dengan jumlah diamati

Sun-spot (lihat Gambar 1) EUV ini juga berkorelasi

dengan 107 cm fluks matahari yang dapat diukur

di tanah melalui salah satu radio atmosfer

jendela (F10 7 didefinisikan dalam satuan 10 1048576 22Wm 1048576 2 Hz 1048576 1)

Puncak pemanasan Joule sering dikaitkan dengan geomagnetik tinggi

kegiatan Ini biasanya diukur dalam

hal sehari-hari planet indeks Ap atau indeks 3-jam

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Bumi oblateness Efek aerodinamis (terutama airdrag)

adalah dominan permukaan kekuatan kontribusi hingga ketinggian

500 km sampai 600 km (tergantung pada atmosfer

kondisi) Selama re-entri (yaitu di bawah 120 km) aerodinamis

kekuatan menjadi kuantitas pesanan gangguan pertama

yang akhirnya mencapai tingkat daya tarik utama

Istilah selama fase penerbangan atmosfer Pada ketinggian

di atas 500 km sampai 600 km tekanan radiasi matahari langsung

berlaku

31 Model of the Earth Suasana

Sementara sebagian dari energi matahari yang diterima dalam terlihat

pita frekuensi dengan variasi tahunan hanya kecil

dinamika atmosfer atas netral terutama

didorong oleh ekstrim radiasi ultra-violet (EUV) dan yang

penyerapan atom oksigen oleh foto-disosiasi dan

proses re-kombinasi dan dengan pemanasan Joule dari

partikel bermuatan yang mengendap ke dalam zona aurora

EUV tingkat radiasi diketahui perubahan surya 11 tahun

siklus Mereka terkait dengan emisi dari Sunspot

daerah dan sebanding dengan jumlah diamati

Sun-spot (lihat Gambar 1) EUV ini juga berkorelasi

dengan 107 cm fluks matahari yang dapat diukur

di tanah melalui salah satu radio atmosfer

jendela (F10 7 didefinisikan dalam satuan 10 1048576 22Wm 1048576 2 Hz 1048576 1)

Puncak pemanasan Joule sering dikaitkan dengan geomagnetik tinggi

kegiatan Ini biasanya diukur dalam

hal sehari-hari planet indeks Ap atau indeks 3-jam

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

kp (lihat Gambar 1) Gambar 2 menunjukkan efek rendah dan

ekstrem tinggi matahari dan aktivitas geomagnetik pada

suhu dan kerapatan udara profil ketinggian Suhu

profil hanya berbeda sedikit di homosphere (di bawah

120 km) dan kemudian mengikuti peningkatan eksponensial

yang mencapai nilai pembatas yang disebut exospheric

suhu di bagian atas termosfer Kepadatan udara

atas turbopause (pada 120 km) ditentukan oleh

superimposisi konsentrasi profil ni (h) dari

utama konstituen N2 atmosfer O Dia H O2 Ar

dan N (untuk i = 1 sampai 7) Konsentrasi ketinggian skala

HNI yang menentukan penurunan jumlah kepadatan

dengan ketinggian sebanding dengan Mi = T di mana Mi adalah

massa molekul konstituen dan T adalah ambient

suhu Oleh karena itu spesies N2 berat dan O cenderung

Gambar 3 Variasi diurnal T suhu setempat menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 100K

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

Gambar 4 Variasi diurnal kerapatan total r menurut

dengan model MSIS-90e (tingkat unit kerja 10 1048576 15 kg = m3

kondisi summer solstice 780 km ketinggian kegiatan berarti)

mendominasi di bawah dan menengah termosfer sementara

spesies ringan Dia dan H menang dalam termosfer atas

dan eksosfer Wilayah ketinggian di mana

N2 O Dia dan akhirnya H mendominasi digeser ke bawah

dengan suhu deceasing (misalnya penurunan tingkat aktivitas)

Terlepas dari perubahan dengan ketinggian suhu thermospheric

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

konsentrasi jumlah kepadatan dan jumlah yang diturunkan

(Mis gratis panjang jalan rata-rata) yang diketahui bervariasi

dengan waktu setempat tlst surya geografis bujur l geodesi

lintang f hari tahun td berarti fluks matahari macr F10 7

(Rata-rata lebih dari 81 hari = 3 rotasi matahari) sebenarnya surya

fluks F10 7 dan arus geomagnetik aktivitas Ap The diurnal

(Hari malam) profil variasi T r nO dan Nhe

ditunjukkan pada Gambar 3 sampai 6 untuk pada ketinggian orbit

ERS-1 dan 2 Suhu puncak dan puncak

konsentrasi oksigen atom dominan erat mengikuti

Titik sub-surya (yang di tlst = 12 jam) dengan penundaan

3 sampai 4 jam Konsentrasi puncak ringan

spesies helium bagaimanapun adalah lebih dekat ke titik anti-surya

sebagai konsekuensi dari difusi termal Yang disebut helium

tonjolan di belahan bumi musim dingin terlihat jelas

Termosfer dijelaskan oleh model MSISe-90

4

Gambar 5 Variasi diurnal konsentrasi atom oksigen

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

Gambar 6 Variasi diurnal konsentrasi helium atom

menurut model MSIS-90e (unit kerja tingkat

10 +11 = 1 m3 kondisi summer solstice 780 km ketinggian

berarti kegiatan)

(Hedin (1987) dan Hedin (1991a)) didasarkan pada asumsi

ofmass transportasi melalui proses difusi dalam kesetimbangan

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

kondisi Menurut Hedin (1991b) namun

ada juga angin thermospheric dengan arah

hampir secara eksklusif pada bidang horisontal dan dengan kecepatan

mencapai 500 m s dan banyak lagi Pola angin ini

sangat erat kaitannya dengan hari malam terminator

dengan largestmagnitudes di daerah kutub menuju malam

belahan Karena peningkatan viskositas dengan ketinggian

besarnya angin ini mengurangi menuju

thermopause

32 Koefisien aerodinamis satelit yang

Untuk pesawat ruang angkasa yang bergerak melalui bagian atas atmosfer

dengan kecepatan relatif yen U dan crosssection berarti

Are f kekuatan aerodinamis ditemui ~ Fa dapat

dihitung dengan penjumlahan kontribusi individu

dari semua 7 konstituen atmosfer (i = 1 sampai 7 untuk

N2 O Dia H O2 Ar dan N) dengan kepadatan parsial ri

~ Fa =

7A

i = 1

1

2

Apakah ri f U2 yen ~ Cai (1)

Dalam persamaan ini semua karakteristik gaya aerodinamika yang

terkonsentrasi di ~ Cai yang merupakan fungsi dari pesawat ruang angkasa

geometri sifat permukaannya dan sikap relatif

untuk aliran udara Jika kita menganggap bahwa sebagian kecil sd (di mana

0 sd 1) dari molekul masuk difus tercermin

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

menurut distribusi Lambert dan bahwa

komplemen specularly tercermin maka kontribusi lokal

ke ~ Cai dapat digambarkan secara analitis

~ Cai =

1

Apakah f Z (A) 1048576 sd ~ ci d (~ r) + (1 1048576 sd) ~ ci S (~ r) dA (2)

Jumlah vektor ~ ci d (S yen i Tw = T yen) dan ~ ci s (S yen i) adalah

diffuse dan specular koefisien refleksi permukaan

Elemen dA pada posisi ~ r pada bagian pesawat ruang angkasa

permukaan A yang terkena aliran udara ~ Ci d memiliki komponen

normal dan tangensial dengan elemen permukaan (bersama

~ N ~ dan t) di mana normal (= tekanan) kontribusi adalah

juga tergantung di dinding suhu Tw ~ Ci s hanya memberikan kontribusi

dengan gaya normal lokal

~ Ci d = 1

pp

P (Sni)

yen S2 i

+

1

2rTw

yen T

c (Sni)

S2 yen i ~ N

+ 1

pp

Sti c (Sni)

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

yen S2 i ~ T (3)

~ Ci s =

2

pp

P (Sni)

yen S2 i

~ N (4)

Jumlah tambahan P (Sni) dan c (Sni) didefinisikan sebagai

P (Sni) = Sni exp 1048576 1048576 S2

ni + Pp S2

ni +

1

2 (1 + erf (Sni))

c (Sni) = exp 1048576 1048576 S2

ni + PpSni (1 + erf (Sni))

Di sini S yen i = pMiU2 yen = yen 2kT adalah rasio kecepatan molekul

(Gratis aliran kecepatan U yen dibagi oleh paling mungkin

kecepatan termal dari spesies atmosfer-i) Mi adalah

massa molar dari kontribusi jenis gas T yen adalah ambient

suhu dan k adalah konstanta Boltzmann Sni dan

IMS merupakan komponen normal dan tangensial S yen i untuk

elemen tertentu dari permukaan pesawat ruang angkasa terkena A

di mana pasukan yang terintegrasi

Program Angara (Fritsche et al (1998)) menggunakan

metode yang dijelaskan untuk menghitung koefisien aerodinamis

kekuatan dan torsi dengan cara analitik (yang disebut Integral

Metode) Atau numerik Monte-Carlo Test-

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Partikel (MCTP) Cara diimplementasikan Kedua metode

pertimbangkan membayangi geometris dalam analisis mereka tetapi

MCTP juga mempertimbangkan beberapa refleksi dan alternatif

model interaksi permukaan yang lebih rinci menurut

Schaaf dan Chambre

4 RADIASI gangguan PRESSURE

Tekanan radiasi adalah dominan gangguan non-gravitasi

pada ketinggian satelit di atas 500 km sampai 600 km

5

(Tergantung pada aktivitas matahari) Agar signifikansi

ada empat sumber radiasi utama radiasi langsung

dari Matahari Albedo re-radiasi yang dipantulkan dari

Bumi belahan diterangi semakin seragam dipancarkan kembali

Bumi radiasi IR dan disutradarai radiasi IR yang dipancarkan

dari pesawat ruang angkasa (dilambangkan sebagai dorong termal) Itu

sumber kontribusi tersebut dan perhitungan

Pasukan gangguan mereka akan dibahas selanjutnya

Gambar 7 Planetary Albedo peta terdiri dari NOAA-9

data (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

Gambar 8 Bumi IR re-radiasi peta terdiri dari

Data Erbe (berdasarkan observasi pada bulan Maret 1985)

41 Model Sumber Radiasi

Fluks energi matahari memiliki distribusi spektral yang

erat mengikuti hukum Planck untuk radiator benda hitam dari

berarti suhu T = T = 5 785K Puncak

fluks energi (digambarkan dengan rumus Wien) dicapai dalam

cahaya tampak Mengintegrasikan Matahari spektrum radiasi

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

atas semua frekuensi mengarah ke fluks energi ˙ e (r) = ˙ e

di permukaan Matahari menurut Stefan-Boltzmann

hukum

˙ e = ST4 (5)

di mana s = 567 10 1048576 8Wm 1048576 2K 1048576 4)

Fluks energi awal dari ˙ e (r) = ˙ e = 604 107W = m2

direduksi menjadi nilai rata-rata ˙ e (r) = 1370W = m2 di

jarak r Bumi dengan variasi tahunan 0303

karena eksentrisitas orbit Bumi Sekitar 33 dari

energi datang dipantulkan dalam spektrum cahaya tampak

dari atas awan dari atmosfer

dan dari permukaan Bumi Gambar 7 menunjukkan

dihasilkan planet albedo distribusi Bumi untuk

Maret 1985 (NOAA-9 Data NASA (1996)) Terbesar

albedo yang diamati di daerah kutub karena salju dan

lapisan es sementara albedo khatulistiwa umumnya lebih kecil

Re-radiasi dari Bumi Albedo hanya efektif untuk

bagian-bagian permukaan dan suasana yang terletak

di belahan bumi Sun-diterangi

Sumber sekunder lain re-radiasi adalah timedelayed

dan frekuensi bergeser kembali emisi dalam panjang gelombang IR

dari 67 dari fluks energi surya yang diserap

oleh atmosfer bumi benua dan

lautan Gambar 8 menunjukkan distribusi global terestrial

IR fluks energi seperti yang diamati oleh satelit Erbe

(Bumi Radiasi Percobaan Anggaran NASA (1996))

Maret 1985 Ini re-radiasi hampir independen

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

kondisi pencahayaan dengan tingkat rata-rata

˙ e = 234W = m2 sesuai dengan radiator benda hitam

dengan suhu T = 253K

Bila dilihat dari Bumi jarak heliosentrik rata-rata

0105 106 km (1 satuan astronomi) Matahari mencakup padat

sudut sekitar 005 Ini sumber cahaya perpanjangan terbatas

menyebabkan bayangan inti (umbra) dan daerah bayangan setengah

(Pen-umbra) pada orbit satelit yang melewati

gerhana Tepi wilayah bayangan inti juga menerima

radiasi karena pembiasan atmosfer yang dapat menyebabkan

defleksi sinar matahari hingga 0103 meningkatkan geometris

didefinisikan semi-bayangan daerah (dengan sudut kerucut

dari sekitar 005) hingga faktor 7

Satelit tidak hanya menerima dan mencerminkan radiasi matahari langsung

tetapi mereka juga memanas karena eksternal dan internal

input energi Sebuah re-emisi non-seragam energi ini

di atas permukaan pesawat ruang angkasa (misalnya akibat membayangi) dapat

menyebabkan kekuatan non-nol (Antreasian amp Rosborough (1992)

dan Powell amp Gaposhkin (1988)) Efek seperti memiliki

telah diamati untuk satelit GPS karena energi panas

emisi dari panel radiator mereka

42 Koefisien Radiasi dari satelit yang

Radiasi fluks energi ˙ e yang dicegat oleh satelit

pada frekuensi tertentu n sesuai dengan pelampiasan foton

tingkat

˙ ˙ np = e = (hn) (6)

dimana h = 6625 10 1048576 34 Js adalah konstanta Planck Dari

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

foton masuk sebagian kecil yang diserap sebagian rs

adalah specularly tercermin dan rd Fraksi difus tercermin

menurut distribusi Lambert (cosinus hukum)

Jika kita menganggap permukaan non-transparan konservasi energi

dapat dinyatakan sebagai

a + rs + rd = 1 (7)

Semua koefisien ini biasanya tergantung pada permukaan

materi suhu dan panjang gelombang dan insiden

sudut foton Bersama dengan emisivitas

e yang menggambarkan sifat re-radiasi IR set ini

parameter benar-benar mendefinisikan interaksi foton-permukaan

Rasio a = e dapat bervariasi atas berbagai

(Misalnya 098098 untuk cat hitam 079081 untuk sel surya

045080 untuk Kapton aluminized dan 007076 untuk perak

Teflon)

Bila diasumsikan titik sumber radiasi pada jarak tak terbatas

dari satelit maka gaya radiasi yang dihasilkan

6

~ Fr dapat digambarkan sebagai

~ Fr =

4a

n = 1

˙ en

c

Apakah f ~ Crn (8)

dimana n = 1 sampai 4 mewakili langsung Bumi Albedo Bumi

IR dan radiasi termal ˙ en adalah fluks energi pada masing-masing

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

panjang gelombang c adalah kecepatan cahaya dan Apakah f adalah

referensi pesawat ruang angkasa penampang Kekuatan radiasi

koefisien ~ Crn untuk sumber radiasi yang berbeda dapat

ditentukan oleh integrasi di atas permukaan diterangi

Sebuah dari satelit (yang berbeda untuk setiap radiasi

source)

~ Crn =

1

Apakah f Z (An)

~ Crn (~ r) dA (9)

Kontribusi lokal ~ crn (~ r) dari elemen permukaan dA

di lokasi ~ r didefinisikan oleh vektor satuan kejadian

arah ~ un relatif terhadap permukaan yang normal ~ n dan dengan

frekuensi refleksi sifat tergantung (di mana

telah dinyatakan dalam RSN dan RDN melalui persamaan 7)

~ Crn (~ r) = (~ ~ un n) (1 1048576 RSN) ~ un +

2

3

s

c

enT4

w ~ n

+ (~ Un ~ n) 2rsn (~ un ~ n) 1048576

2

3

RDN ~ n (10)

Untuk tujuan implementasi software koefisien radiasi

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

~ Crn dihitung secara terpisah untuk masing-masing empat

sumber utama Untuk masing-masing sumber satu yang paling mungkin

frekuensi diadopsi dan masukan radiasi non-seragam

distribusi (yaitu Earth IR dan Bumi Albedo) adalah

discretised ke dalam jumlah terbatas sumber planar dengan

masing-masing memancarkan sinar paralel menuju pesawat ruang angkasa

sambil mengamati kendala visibilitas pesawat ruang angkasa-ke-darat

(Dan kondisi pencahayaan tanah dalam kasus

albedo) Untuk radiasi matahari langsung dan pesawat ruang angkasa termal

radiasi umbra dan kondisi gerhana pena-umbra adalah

dipertimbangkan termasuk refraksi dan penyerapan terlihat

cahaya oleh atmosfer bumi

Serupa dengan analisis aerodinamis program Angara

(Fritsche et al (1998)) menentukan pesawat ruang angkasa yang spesifik

koefisien kekuatan dan torsi untuk setiap efek radiasi

dengan menggunakan salah satu metode Integral analitis atau numerik

Monte-Carlo Test Metode-Partikel (MCTP) Sebagai

sebelumnya kedua metode pertimbangkan membayangi geometris tetapi

Metode theMCTP juga memungkinkan beberapa refleksi (yang

dapat menjadi penting bagi torsi)

5 PEMBAHASAN HASIL

Pasukan gangguan non-gravitasi (juga dilambangkan sebagai

Pasukan permukaan) dapat memainkan peran penting dalam operasi satelit

Untuk kelas dominan benda yang mengorbit rendah Bumi

(Yang mencapai sekitar 85 dari semua obyek dilacak)

hal ini terutama airdrag yang karena disipasi energi

mempengaruhi tingkat peluruhan orbit dan karenanya frekuensi pemeliharaan orbit

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

dalam kasus satelit yang dikendalikan (misalnya ERS-1 amp 2)

Pada ketinggian orbit yang lebih tinggi dan dalam kasus yang sangat eksentrik

orbit (misalnya ISO) tekanan radiasi matahari menjadi

kekuatan permukaan dominan yang mempengaruhi orbit dan sikap

siklus pemeliharaan

Gambar 9 Model geometris dari ERS-1 satelit (atas)

dan dari satelit Envisat (bawah) seperti yang dihasilkan dan

digunakan oleh program Angara (ditampilkan dalam berbagai

sisik)

51 Pengaruh Angkatan Permukaan

Benda LEO ditinggalkan akhirnya kembali masuk ke dalam

lapisan padat dari atmosfer bumi di mana mereka kebanyakan

membakar Secara statistik satu objek dari radar cross-section

(RCS) lebih besar dari 1 meluruh m2 setiap minggu Kadang-kadang

seperti tidak terkendali re-entri melibatkan pesawat ruang angkasa dengan besar

massa (misalnya 75 t untuk Skylab-1 dan 40 t untuk Salyut-7) atau

muatan berbahaya (misalnya reaktor nuklir di Kosmos-954

dan 1402) bagian-bagian yang dapat mencapai tanah Selama

kampanye re-entry prediksi untuk objek-objek berisiko tinggi

efek yang kuat aktivitas matahari dan geomagnetik

fluktuasi bisa diamati (lihat Gambar 1)

11-Juli-1979 Skylab-1 kembali memasuki atas India

Samudera dan Australia pada awal maksimum

siklus matahari 21 Studi intensif dari aerodinamis

Perilaku allowa maju pergeseran dari dampak jejak

dengan menginduksi jatuh 8 jam sebelum entri

07-Februari-1983 The terpisah reaktor Kosmos-1402

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

kembali memasuki atas Atlantik Selatan 15 menit sebelum

mencapai Eropa Tingginya tingkat airdrag di akhir

dari themaximum surya siklus 21 lebih ditingkatkan

oleh badai geomagnetik besarnya Ap = 150 pada

Februari 5 Sisa hidup ini dengan ini dipersingkat

sebesar 30

07-Februari-1991 Salyut-7 (dengan Kosmos-1686 terlampir)

kembali memasuki seluruh Amerika Selatan Orbit seumur hidup

itu sangat dikurangi dengan puncak siklus matahari

22 (F10 7 = 369 pada 30 Januari)

7

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

15e-05

20e-05

25e-05

30e-05

35e-05

40e-05

45e-05

50e-05

Angkatan Magnitude [N]

00e +00

20e +11

40e +11

60e +11

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

80e +11

10e +12

12e +12

14e +12

16e +12

18e +12

20e +12

22e +12

Konsentrasi [1 m 3]

Specular Diffuse O Dia

Gambar 10 Aerodinamika kekuatan besarnya untuk Envisat

lebih dari 2 orbit untuk hukum refleksi specular dan menyebar seperti

fungsi dari komposisi atmosfer lokal

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Aero W S IR IR W S

Gambar 11 Aerodinamis dan Bumi IR kekuatan besarnya

untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas solstice

kondisi

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Dalam operasi rutin peluruhan orbit satelit LEO adalah

disesuaikan secara berkala untuk menjaga ketinggian orbit Itu

frekuensi yang diperlukan orbit manuver tergantung

pada offset diperbolehkan dalam ketinggian dan pola groundtrack

(Untuk ERS-1 amp 2 groundtrack harus dipertahankan

ke dalam 1 km) dan juga ditentukan oleh dibutuhkan

periode operasi payload terganggu Permukaan

Pasukan juga memainkan peran penting dalam orbit yang tepat

penentuan program satelit seperti GPS (Powell

amp Gaposhkin (1988)) LAGEOS (Rubincam (1982))

TOPEX-POSEIDON (Antreasian amp Rosborough (1992))

dan ESA ERS-1 ERS-2 dan pesawat ruang angkasa Envisat

di mana dalam beberapa kasus radial akurasi orbit beberapa sentimeter

diperlukan

52 Pasukan aerodinamika pada ERS-1 dan Envisat

Operasional ESA ERS-1 dan ERS-2 satelit dan

Misi Envisat direncanakan menggunakan orbit dekat-melingkar

(E = 0001) dari kecenderungan retro-grade (i = 9852) Pada ketinggian

dekat 780 km Untuk ketinggian yang dipilih dan kemiringan

pesawat orbit yang berputar Sun-serentak pada

tingkat 0986 = hari di bawah pengaruh oblateness Bumi

The menurun node orbit demikian disimpan di 1030

berarti waktu matahari setempat Satelit dipelihara dalam

sikap yang normal lokal menunjuk sepanjang geodetik vertikal

(Roll dan pitch kontrol) dengan kemudi yaw sehingga

balok radar cross-track yang menunjuk sepanjang nol

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

20e-05

40e-05

60e-05

80e-05

10e-04

12e-04

14e-04

16e-04

18e-04

20e-04

22e-04

24e-04

26e-04

28E-04

30e-04

Angkatan Magnitude [N]

Langsung W langsung S Diri W Diri S Albedo W Albedo S

Gambar 12 Radiasi langsung dan kekuatan radiasi termal

besarnya untuk ERS-1 lebih dari 2 orbit untuk musim dingin dan musim panas

kondisi solstice

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

Waktu [dalam periode orbit]

00e +00

10e-05

20e-05

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

30e-05

40e-05

50e-05

60e-05

70e-05

Angkatan Magnitude [N]

Aero Laut

Albedo Laut

IR Laut

Aero Tanah

Albedo Tanah

IR Tanah

Gambar 13 Aerodinamis Bumi albedo dan Bumi IR

memaksa besarnya untuk ERS-1 lebih satu orbit untuk laut dan

Tanah groundtrack

Garis Doppler ERS-1 amp 2 pembusukan ketinggian dapat berkisar

dari 05 m d 10 m d antara sangat rendah dan sangat

aktivitas matahari tinggi

Program Angara digunakan untuk melakukan aerodinamis penuh

analisis (kekuatan dan torsi) untuk ERS-1 dan

Envisat Model geometri permukaan yang sesuai

yang terdiri dari 11376 dan 7644 panel masing-masing

ditunjukkan pada Gambar 9 Untuk analisis dua orbit yang

diprediksi dengan profil kemudi sikap yang relevan ditumpangkan

Pada Gambar 10 pentingnya gas-permukaan

proses interaksi disorot untuk Envisat Itu

kurva ditandai menunjukkan besarnya gaya aerodinamika

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

(Sumbu kiri) dalam kasus sempurna difus (sd = 1 diisi diamond)

dan dalam hal refleksi sempurna specular (sd =

0 berongga berlian) Sejarah kekuatan berkorelasi dengan

dominasi perubahan yang berlaku atmosfer

konstituen Dia dan O (sumbu kanan) dengan specular kuat

refleksi dari atom oksigen dan kecenderungan

berdifusi kembali emisi dari helium Hal ini terkait dengan

spesies tergantung kecepatan molekul rasio S yen i μpMi (dengan

Mi = 4 untuk Dia dan 16 untuk O) dan efeknya pada persamaan 3

dan 4 Dalam Gambar 11 sensitivitas gangguan aerodinamis

dengan perubahan musim dari atmosfer atas adalah

dianalisis untuk ERS-1 pada saat summer solstice (berongga

lingkaran) dan musim dingin solstice (lingkaran penuh) Tanda tangan

kepadatan tonjolan diurnal yang bergerak dengan

Titik sub-solar terlihat jelas menghasilkan perbedaan musiman

di tingkat drag aerodinamis hingga 30 di

lokasi orbit yang sama (lihat juga Gambar 4)

8

53 Pasukan radiasi pada ERS-1

The hr ketinggian Sebuah luar yang gangguan radiasi

yang mendominasi atas gaya aerodinamik dapat ditentukan

dari persamaan 1 dan 8 menjadi

hr a = ho 1048576 HRO ln 2 ˙ e (r)

croU2 yen (11)

di mana ho adalah ketinggian referensi (misalnya 400 km) di mana

berarti udara ro kepadatan dan skala kepadatan yang sesuai

ketinggian HRO didefinisikan Antara ekstrem rendah dan tinggi

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

aktivitas matahari kepadatan udara rata-rata pada 400 km meningkat

dengan faktor sekitar 10 dari 10 1048576 12-10 1048576 11 kgm3 yang mengarah

ke ekstrem rendah dan tinggi jam antara 500 dan

600 km

Dalam Angka 11 dan 12 besaran gangguan radiasi

karena radiasi matahari langsung Bumi IR dan Bumi

Albedo re-radiasi dan radiasi termal dari pesawat ruang angkasa

diplot lebih dari dua orbit ERS-1 di summer solstice

dan kondisi musim dingin solstice Sebuah perbandingan dengan

gaya aerodinamik bersamaan pada Gambar 11 menunjukkan bahwa langsung

tekanan radiasi menghasilkan amplitudo gangguan

yang lebih dari 4 kali lebih besar daripada yang dari airdrag

pada tingkat aktivitas matahari rata-rata Perbedaan musiman

dalam angkatan besaran radiasi kurang dari 10

dan dapat dikaitkan dengan perubahan tahunan di Sun-Earth

jarak (untuk radiasi langsung) dan perubahan tahunan

Albedo dan IR karakteristik re-radiasi bumi (untuk

radiasi tidak langsung) Emisi radiasi termal oleh

pesawat ruang angkasa itu sendiri hampir tidak terpengaruh oleh perubahan musiman

kecuali untuk pergeseran dari 33 menit gerhana topeng dekat

node menaik Angkutan bayangan Bumi ini juga akan mempengaruhi

radiasi matahari langsung dengan hampir seketika on off

switching yang hanya teredam oleh pena-umbra dan atmosfer

efek refraksi Demikian pula reradiation Albedo

dinonaktifkan sementara belahan malam dari

Bumi datang ke bidang pandang dari satelit (yang

merupakan proses yang lebih bertahap)

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Bumi Albedo dan Bumi gangguan IR terkait

ke peta re-radiasi yang mendasari dalam bujur geografis

lintang sistem koordinat (lihat Gambar 7 dan 8) Itu

pengaruh posisi bujur node menaik

sebuah ERS-1 orbit pada Albedo dan IR kekuatan profil dianalisis

pada Gambar 13 untuk groundtrack dengan tanah yang luas dan

cakupan laut masing-masing (airdrag profil disertakan

sebagai acuan) Perbedaan maksimum dalam Albedo dan IR

gangguan kekuatan amplitudo karena cakupan groundtrack

adalah pada urutan 10

6 KESIMPULAN

Model yang baik dari gangguan non-gravitasi adalah prasyarat

dalam aplikasi penentuan orbit yang tepat terutama

untuk rasi navigasi (misalnya GPS dan

GLONASS) dan program satelit dengan misi geodesi

tujuan (misalnya LAGEOS ERS-1 amp 2 dan TOPEXPOSEIDON)

Pasukan permukaan dominan yang perlu

yang akan dimodelkan adalah karena radiasi langsung (dari Matahari)

radiasi langsung (dari Bumi Albedo dan IR) dan pesawat ruang angkasa

memancarkan radiasi termal Gangguan aerodinamis

hanya penting untuk satelit LEO dan mulai menjadi

mendominasi bawah 500 sampai 600 km (tergantung pada aktivitas matahari)

Pasukan yang dihasilkan dan torsi karena foton dan

molekul pelampiasan pada permukaan pesawat ruang angkasa (maka

istilah kekuatan permukaan) dapat dimodelkan dengan cara

metode terpisahkan semi-analitis atau numerik Monte-

Metode uji partikel-Carlo untuk geometri pesawat ruang angkasa dan

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

model permukaan resolusi tinggi sewenang-wenang dan kesetiaan

Terkomputerisasi model gaya non-gravitasi (misalnya ESA

Program Angara Fritsche dkk (1998)) terutama

dibatasi oleh ketidakakuratan intrinsik dari deskripsi lingkungan

(Misalnya atmosfer Bumi Albedo dan distribusi IR)

dan dengan pengetahuan yang terbatas pada interaksi permukaan

parameter foton dan molekul sebagai fungsi

dari bahan permukaan dan sifat partikel insiden

Mendukung data eksperimen di daerah ini akan diperlukan

untuk lebih meningkatkan model teoretis non-gravitasi

efek

REFERENSI

Antreasian PG dan Rosborough GW Prediksi

Pasukan Energi Radiant pada TOPEX POSEIDON

Wahana antariksa AIAA Jurnal Spacecraft dan Rockets

vol 29 no1 hlm 81-90 Jan Februari 1992

Fritsche B Ivanov M Kashkovsky A Koppenwallner

G Kudrayavtsev A dan Zhukova G Radiasi

Pasukan Tekanan pada Spacecraft Complex laporan akhir

ESA ada kontrak 1190896DIM 1998

Hedin AE MSIS-86 thermospheric Model Jurnal

Geophysical Research vol 92 no A5 hlm 4649 -

4662 1987

Hedin AE Perpanjangan termosfer Model MSIS

ke Bawah Suasana Jurnal Geophys Res

vol 96 no A2 hlm 1159-1172 1991

Hedin AE Biondi MA Burnside RG Hernandez

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

G Johnson RM Killeen TL Mazaudier C Meriwether

JW Salah JE Sica RJ Smith RW

Spencer NW Wickwar VB dan Virdi TS Revisi

Model of the Winds termosfer Menggunakan satelit

dan Pengamatan berbasis Ground Jurnal Geophys

Res Vol 96 no A5 hlm 7657-7688 1991

Klinkrad H Koeck C dan Renard P satelit Precise

Kulit-Force Modeling Secara Monte-Carlo Ray-

Tracing ESA Journal vol 14 hlm 409-430 1990

Klinkrad H Di Penggunaan Suasana Model dalam Re-

Prediksi entri ESA SP-392 hlm 287-298 1996

Koppenwallner G Johansmeier D Klinkrad H dan

Ivanov M A Aerodinamika langka Pemodelan Sistem

untuk Bumi Satelit (RAMSES) Gas langka

Dinamika vol 19 Oxford Ilmu Publikasi

hlm 1366-1372 1995

Marcos FA Baker CR Bass JN Killeen TL dan

Roble RG Model Drag Satelit Status Sekarang

dan Prospek AAS AIAA Astrodynamics Spesialis

Konferensi Victoria BC 16-19 Agustus 1993

NASA Langley Research Center Erbe Scanner Bulanan

Data Products CD ROMdistributed oleh NASA

Distributed Pusat Arsip Aktif 1996

Powell GE dan Gaposhkin EM Modeling Non-

Efek gravitasi pada Satelit GPS AIAA kertas

no 88-4291-CP 1988

Ries JC Shum CK dan Tapley BD Angkatan Permukaan

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982

Pemodelan untuk Precision Penentuan Orbit IUGG

Majelis Umum gejala U15 1992

Rubincam DP Di Penurunan Sekuler di semimajor ini

Axis Orbit LAGEOS itu Mekanika Celestial

vol 26 hlm 361-382 1982