低轨低倾角卫星总体适应性方案研究

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1、·技术前沿·航天电子对抗2017年第3期0引言低轨低倾角卫星总体适应性方案研究叶小舟，黄业平，仲惟超，沈庆丰(上海卫星工程研究所，上海201109)摘要：针对低轨低倾角卫星的复杂光照特性开展了深入分析，并论述了其对卫星总体设计的具体影响。基于轨道面光照角大动态周期变化规律，系统地提出了四种典型的卫星总体适应性方案并比对分析了各方案特点，最后结合载荷、任务等约束条件给出了方案选择建议。可作为低轨低倾角卫星的总体设计参考。关键词：低轨；低倾角；卫星；偏航机动；对日定向中图分类号：TN975文献标识码：AResearchonoVeralladaptabilitysche

2、meoftheloworbitandlowinclinationsatelliteYeXiaozhou，HuangYeping，ZhongWeichao，ShenQingfeng(ShanghaiInstituteofSateUiteEngineering，Shanghai201109，China)Abstract：Thecomplexilluminationcharacteristicsofthe10worbitand10winclinationsatellitearedeeplyanalyzed．Basedonthelargedynamicperiodicva

3、riationlawoftheorbitalplaneilluminationangle，fourtypicaIsatelliteoverallschemesareproposedsystematically，andthecharacteristicsofeachschemearecomparedandanalyzed．Finallycombinedwiththepayloads，missions，etc．，theschemeselectionproposalisgiven．Itcanbeusedasadesignreferenceinthesystemdesig

4、nofthe10worbitand10winclinationsatellite．Keywords：loworbit；lowinclination；satellite；yawmaneuverflight；suntracking轨道六要素确定了卫星任意时刻在空间的位置。按照卫星轨道要素的不同，可将卫星轨道分为不同类型。按照偏心率不同，可分为：圆轨道(e一1)、椭圆轨道(o<8<1)；按照倾角不同，可分为：赤道轨道(i—O。)、极轨道(i一90。)、倾斜轨道(o。

5、(5000km<矗<13000km或19000km<矗<25000km)、高轨道(n一42164．169km)[1

6、。通过选择特定的轨道要素，可使运行于某些轨道的卫星具有特殊性质，以更好地满足不同任务的需要。早期发射的低轨倾斜轨道卫星多为太阳同步轨道的卫星，其显著特征是轨道平面与太阳矢量始终保持稳定的夹角，具有访问同一纬度地区时固定的特性∞j，同时为卫星总体设计提供了良好的光照条件约束。近收稿日期：2017一03一02；2017一05—12修回。作者简介：叶小舟(1982一)，女，高工，主要从事卫星总体、载荷综合应用等领域的研究工作。一16一年来，随着高重访及时间

7、遍历任务需求的提出，越来越多的低轨卫星采用低倾角轨道。但由于升交点赤经漂移和地球绕太阳公转运动，低倾角轨道的轨道平面与太阳矢量的夹角变化要比太阳同步轨道复杂，增加了卫星的能源、姿控及热控等总体设计难度。不同于以往文献仅从某个单一项目角度提出了针对性的设计，如太阳帆板对日定向、能源平衡、姿控方案、热控方案[3。63等，本文从整星角度系统地提出了多种低轨低倾角轨道总体适应性方案，并结合具体的载荷及任务约束进行了方案比较，最终给出了卫星总体方案选择建议。1轨道光照特性分析低倾角轨道由于轨道面进动与地球公转方向相反，轨道面向西进动和太阳向东转动两者叠加，能相对较快地实现特

8、定纬度带的完整覆盖，且访问同一地区的时间不断前移，具有更快重访和时间遍历特性。但同时太阳绕轨道面的转动导致了复杂变化光照特性，表现为轨道面光照角在一定范围内周期性震荡。·技术前沿·叶小舟，等：低轨低倾角卫星总体适应性方案研究以高度为1000km的轨道为例，40。倾角轨道和太阳同步轨道的轨道面光照角对比情况如图1所示。8()f40≤蓬。絮_40．800468r／月图1不同倾角1000km高度轨道面光照角年变化情况从图1中可知：倾角为40。的卫星轨道面光照角一年周期变化约6次，变化区间为一63．2。～+63．4。；而中午窗口的太阳同步轨道的卫星轨道面光照角一年变化区间

9、仅为一3．