121 / 2019-06-27 20:17:44

用于低轨空间碎片减缓的太阳帆球动力学分析与设计

低轨空间碎片减缓；太阳帆球；稀薄气体动力学；磁力矩器；卫星动力学。

太阳帆球是一种可有效减缓低轨空间碎片的新技术。卫星搭载的太阳帆球可经过充气从折叠状态膨胀展开为球形；通过太阳帆球柔轻的特点增大卫星空气阻力与力矩，迫使卫星消旋并快速离轨。本文首先建立了装备有太阳帆球的卫星的具体模型，明确了太阳帆球的结构功能以及设计尺寸。然后，结合其运行过程中的轨道参数计算了该卫星所受到的气动力矩、重力梯度力矩和卫星所处地磁场的磁感应强度，大气密度等空间环境参数。并且，着重分析了空气阻力矩对卫星姿态被动稳定与消旋的作用，以及利用磁力矩器对卫星进行主动控制的效果。最后，基于动力学计算分析进一步论证了卫星在展开太阳帆球后具有可保持姿态稳定飞行和轨道快速衰减的特点，可以达到减缓低轨碎片的目的。文章中的计算分析结果和设计方案将直接运用到实际的技术验证飞行试验中。