مدل‌سازی دینامیک مدار بر اساس تفکیک مؤلفه‌های مداری برای کنترل ماهواره‌های ارتفاع پایین

در این مقاله، دیدگاه جدیدی برای مدل‌سازی دینامیک مداری معرفی می شود که بر اساس چگونگی تغییرات مؤلفه‌های مداری در حضور اغتشاشات است. دینامیک مدار ماهواره اغلب توسط روش‌های کول و انکه مطرح می‌شوند. این روش‌ها شامل حل معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم غیرخطی مدار، به همراه تأثیر انحرافی تمامی نیروهای اغتشاشی، در فضای کارتزین هستند. این فرم‌های دینامیکی نیازمند تبدیل مختصات دکارتی به مؤلفه‌های مداری است تا از آن طریق تغییرات این مؤلفه‌ها به‌دست آیند. در این تحقیق، از روش گوسی برای تبدیل معادلات دیفرانسیل غیرخطی مدل‌های قبل به شش معادله دیفرانسیل مرتبه اول غیرخطی استفاده شده تا قادر به استخراج تغییرات مؤلفه‌های مداری به طور مستقیم از آن‌ها بود. سپس، "دیدگاه اغتشاشی اصلاح شده" برای مدارهای با ارتفاع کم معرفی شده است. در این دیدگاه، اثر تکرارشونده J2 جزء دینامیک مدار فرض شده و تأثیرات دیگر همچون اثر ترم‌های بالاتر عدم‌کرویت (J3- J6)، نیروی آیرودینامیکی جو، جرم سوم، فشارهای تشعشعی و تأثیرات طولانی مدت J2 به عنوان عوامل اغتشاشی در نظر گرفته شده‌اند. مزایای اصلی این دیدگاه نسبت به روش‌های قبلی شامل: الف) قابلیت جداسازی تأثیرات تکرارشونده و طولانی مدت اغتشاشات بر مؤلفه‌های مداری، ب) محاسبات کم حجم‌تر و دقیق‌تر، ج) کاهش مصرف سوخت در فرآیند کنترلی اصلاح مدار و د) ساده و عملی بودن روش‌های کنترلی هستند. نتایج بدست آمده شبیه‌سازی، مزایای فوق‌الذکر را تصدیق می‌کند.