궤도 스테이션 유지

Orbital station-keeping

우주역학에서 궤도정거장 유지란 우주선이 다른 우주선이나 천체로부터 일정한 거리를 유지하도록 하는 것이다.이 우주선은 목표물과 같은 궤도에 진입하기 위해 추진력을 이용한 일련의 궤도 기동을 필요로 한다.많은 지구 저궤도 위성의 경우, 케플러 이외의 힘의 영향, 즉 지구 중력의 동질구체의 중력으로부터의 편차, 태양/달로부터의 중력, 태양 복사 압력 및 공기 항력이 상쇄되어야 한다.

지구 중력장의 편차와 태양과 달로부터의 중력력은 일반적으로 궤도면을 교란시킬 것이다.태양 동기 궤도에서 지구의 편평성에 의한 궤도면의 세차운동은 미션 설계의 일부이지만 태양과 달의 중력에 의한 기울기 변화는 바람직하지 않다.정지 우주선의 경우, 태양과 달의 중력에 의한 기울기 변화는 우주선이 조종할 수 없는 안테나에 의해 추적될 수 있을 만큼 충분히 작게 유지되어야 하기 때문에 다소 큰 연료 비용으로 상쇄되어야 한다.

저궤도에 있는 우주선의 경우, 대기 항력의 영향은 종종 재진입을 피하기 위해 보상되어야 한다. 궤도가 지구의 자전과 정확하게 동기화되어야 하는 임무의 경우, 이것은 궤도 주기의 단축을 방지하기 위해 필요하다.

태양 복사 압력은 일반적으로 이심률(즉, 이심률 벡터)을 교란한다. 궤도 섭동 분석(우주선)을 참조한다.일부 임무의 경우, 이것은 기동을 통해 능동적으로 대응해야 한다.정지 상태의 우주선의 경우, 편심률은 우주선이 비조향성 안테나를 사용하여 추적할 수 있도록 충분히 작게 유지되어야 한다.또한 고정된 지상 궤도를 가진 매우 반복적인 궤도가 바람직한 지구 관측 우주선에 대해서는 편심 벡터를 가능한 한 고정적으로 유지해야 한다.이러한 보상의 상당 부분은 동결 궤도 설계를 사용하여 수행될 수 있지만, 종종 미세 제어 기동을 위해 추력기가 필요하다.

라그랑주 지점 주변의 후광 궤도에 있는 우주선의 경우, 궤도가 불안정하기 때문에 정거장 유지는 더욱 중요합니다; 추진력 화상과 함께 능동적인 제어가 없다면, 우주선이 궤도에서 완전히 [1]이탈하는 결과를 초래할 것입니다.

지구 저궤도

매우 낮은 궤도에 있는 우주선의 경우, 대기 항력은 궤도 상승 기동을 때때로 실행하지 않으면 예정된 임무 종료 전에 재진입을 일으킬 정도로 충분히 강하다.

이것의 한 예로, 국제우주정거장은 330에서 410 킬로미터 사이의 지구 표면 위의 운영 고도를 가지고 있다.대기 항력으로 인해 우주정거장은 궤도 에너지를 지속적으로 잃고 있다.결국 스테이션의 재진입으로 이어질 이 손실을 보상하기 위해, 그것은 때때로 더 높은 궤도로 다시 부스트되었다.선택된 궤도 고도는 공기 항력에 대항하는 데 필요한 평균 추력과 정거장에 적재물과 사람을 보내는 데 필요한 충동 사이의 균형이다.

255km(나중에 235km로 감소)의 궤도를 선회한 GOCE는 이온 스러스터를 사용하여 약 [2]1m의2 전면 영역에서의 항력을 보상하기 위해 최대 20mN의 추력을 제공했다.

지구 관측 우주선

지구 관측 우주선은 일반적으로 지구 표면에서 약 700 – 800 km의 고도에서 운용되는 경우 공기 끌림이 매우 희미하며 공기 끌림으로 인한 재진입은 문제가 되지 않습니다.그러나 고정된 지상 궤도를 유지하기 위해 궤도 주기가 지구의 자전과 동기화되어야 한다면, 이 높은 고도에서 희미한 공기 끌림은 궤도에 접하는 추진 연소 형태의 궤도 상승 기동에 의해 반작용해야 한다.이러한 기동은 일반적으로 몇 mm/s의 델타-v 순서로 매우 작습니다.동결 궤도 설계를 사용하는 경우, 이 작은 궤도 상승 기동은 편심 벡터를 제어하기에 충분하다.

고정된 지상 트랙을 유지하기 위해서는 태양/달 중력에 의한 기울기 변화를 보상하기 위한 평면 외 기동도 필요합니다.이것들은 궤도면에 직교하는 스러스터 연소로서 실행됩니다.태양에 대해 일정한 기하학적 구조를 가진 태양 동기식 우주선의 경우, 태양 중력에 의한 기울기 변화는 특히 크다. 기울기를 일정하게 유지하려면 연간 1~2m/s 정도의 델타-v가 필요할 수 있다.

정지 궤도

경사 궤도면
상세 정보:정지궤도 orbital 궤도 안정성

정지 우주선의 경우, 궤도면에 직교하는 스러스터 화상은 일반적으로 연간 [3]0.85도로 궤도 극을 교란시키는 달/태양 중력의 영향을 보상하기 위해 수행되어야 한다.적도면에 대한 기울기를 유지하기 위해 이러한 섭동을 보정하는 데 필요한 델타-v는 연간 45m/s에 이른다.GEO 스테이션 키핑의 이 부분을 North-South [4]컨트롤이라고 합니다.

동서 제어는 궤도 주기와 스러스터 화상이 궤도에 접선하도록 하여 수행되는 편심 벡터의 제어입니다.이러한 화상은 궤도 주기가 지구의 자전과 완벽하게 일치하도록 설계되고 편심률을 충분히 작게 유지하도록 설계됩니다.궤도 주기의 섭동은 때때로 지구 적도의 타원이라고 불리는 북쪽/남쪽 축에 상대적인 지구의 불완전한 회전 대칭에서 비롯됩니다.이심률(즉, 이심률 벡터)은 태양 복사 압력에 의해 교란된다.이 동서 통제에 필요한 연료는 남북 통제에 필요한 연료보다 훨씬 적다.

연료가 거의 남아 있지 않은 정지 우주선의 수명을 연장하기 위해 때로는 동서 제어만을 계속하는 남북 통제가 중단되기도 한다.회전하는 지구의 관측자로부터 볼 수 있듯이, 그 우주선은 24시간 주기로 남북으로 이동할 것이다.이 남북 이동이 너무 커지면 우주선을 추적하기 위해 조종 가능한 안테나가 필요하다.이것의[when?] 예로는 [citation needed]아르테미스가 있다.

체중을 구하기 위해서 GEO 위성은 가장 연료 효율적인 추진을 제도할 것이 매우 중요하다.Some[어떤?]현대 위성 따라서 혈장 또는 이온 추진기와 같은 특정한 임펄스 방식을 채택한.

라그랑주 포인트

주요 기사:라그랑즈의 지점

우주선의 'Oribit'또한 라그랑주 points—also는 2개의 더 큰 태양계 몸에 관계에 존재하는 칭동points—five 균형 지점으로 언급한 가능하다.예를 들어, 5 이러한 점의 Sun-Earth 시스템, 5Earth-Moon 시스템에서, 등에 있다.우주선 이 지점 주변의 추진 최소station-keeping 목적에 필요한 궤도를 돌지도 모른다.이와 같은 목적을 이용해 왔다 두 궤도 해무리와 리사주 궤도를 포함한다.[5]

한가지 중요한 라그랑주 점은 Earth-Sun L1,3heliophysics 임무 약 2000년 이후로 L1를 돌고 있다.Station-keeping 추진제 사용은 잠재적으로 지난 수십년 다른 우주선 시스템 작전을 유지할 수 있으며 임무를 수행을 용이하게 하기가 낮을 수 있다.이 세 spacecraft—Advanced 구성 Explorer(액세스 제어 항목)태양 Heliospheric 천문대(SOHO), 데이터와 글로발 Geoscience WIND satellite—each 약 1은 지난번 이하의 연간 station-keeping 추진제 조건이 있다.[5]Earth-Sun 지구로부터 이anti-sun direction—is에 L2—approximately 150만킬로미터 또 다른 중요한 라그랑주 점, ESA허셜 우주 천문대가 리사주 궤도에 2009–2013은 어떤 시간에서 냉각재의 우주 망원경에 출마 중에 운영되었다.작은station-keeping 궤도 기동 훈련 약 한달은station-keeping를 우주선을 유지하기 위해 처형되었다.[1]

제임스 웹 우주 망원경은 Earth-Sun L2의designed 평생 할 상단 제한치를 제공한다의 주위를 후광 궤도를 유지하는데, 충분히 10년을 감당하도록 설계되는 추진제를 사용할 것이다.[6]하지만, 아리안 5호에 의해 궤도에 이어발사의 정확도 잠재적으로 더 히드라진 추진제 그들에 대한 사전 업무 예상보다 떠남으로써 망원경의 수명 두배로 증가한 것으로 믿어지고 있습니다.[7][8]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b "ESA Science & Technology: Orbit/Navigation". European Space Agency. 14 June 2009. Retrieved 14 February 2015.
  2. ^ "GOCE satellite".
  3. ^ Anderson, Paul; et al. (2015). Operational Considerations of GEO Debris Synchronization Dynamics (PDF). 66th International Astronautical Congress. Jerusalem, Israel. IAC-15,A6,7,3,x27478.
  4. ^ 수프, E.M. (1994년)정지 궤도 안내서스프링거.ISBN 978-0-7923-3054-7.
  5. ^ a b Roberts, Craig E. (1 January 2011). "Long Term Missions at the Sun-Earth Libration Point L1: ACE, SOHO, and WIND". NASA Technical Reports. NASA. hdl:2060/20110008638. 20110008638. Three heliophysics missions – the Advanced Composition Explorer (ACE), Solar Heliospheric Observatory (SOHO), and the Global Geoscience WIND – have been orbiting the Sun-Earth interior libration point L1 continuously since 1997, 1996, and 2004 ... the typical interval between burns for this trio is about three months, and the typical delta-V is much smaller than 0.5 m/sec. Typical annual stationkeeping costs have been around 1.0 m/sec for ACE and WIND, and much less than that for SOHO. All three spacecraft have ample fuel remaining; barring contingencies all three could, in principle, be maintained at L1 for decades to come.
  6. ^ "FAQ Full General Public Webb Telescope/NASA". jwst.nasa.gov.
  7. ^ Amos, Jonathan (January 9, 2022). "James Webb telescope completes epic deployment sequence". www.bbc.com. BBC News. Retrieved January 10, 2022.
  8. ^ Berger, Eric (10 January 2022). "All hail the Ariane 5 rocket, which doubled the Webb telescope's lifetime". www.arstechnica.com. Ars Technica. Retrieved 11 January 2022.

외부 링크

  • 우주생물학·천문학·우주비행 백과사전의 관측소 유지
  • XIPS 제논 이온 추진 시스템
  • Jules Berne, ISS 궤도 상승 Jules Berne, ISS 궤도 상승 (유럽우주국으로부터의 보고)