微小推力下小衛(wèi)星的軌道遞推與推力標(biāo)定

張軍華，陳建林，孫沖，袁建平

1. 西北工業(yè)大學(xué) 航天學(xué)院航天飛行動力學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實驗室，西安 710072

2. 西北工業(yè)大學(xué) 民航學(xué)院，西安 710072

1 引言

隨著商業(yè)航天的發(fā)展，低軌小衛(wèi)星平臺受到越來越廣泛地關(guān)注。小衛(wèi)星相對于大衛(wèi)星來說，由于體積小、質(zhì)量輕、成本低，具有更靈活的應(yīng)用潛力，因此近年來小衛(wèi)星廣泛應(yīng)用于近地航天任務(wù)，已經(jīng)成為航天工程的研究熱點(diǎn)之一[1-2]。

通常，小衛(wèi)星受限于質(zhì)量約束，無法像大衛(wèi)星平臺一樣攜帶大量的燃料，因此高比沖微小推力推進(jìn)器小衛(wèi)星的常用推進(jìn)方式，主要包括電推進(jìn)、太陽帆推進(jìn)、電帆推進(jìn)、冷氣推進(jìn)等[3-10]。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的微小衛(wèi)星任務(wù)對軌道預(yù)測和估計的精度要求不斷提高，這不僅對衛(wèi)星軌道動力學(xué)建模精度提出了較高的要求，還對軌道預(yù)測和估計方法提出了精度要求。用于軌道的預(yù)測和估計的數(shù)值積分方法，如Dormand-Prince方法、Gauss-Jackson方法、Adams-Bashforth-Moulton方法等往往在誤差控制、穩(wěn)定性等方面存在問題[11-15]。而采用簡化的動力學(xué)模型往往導(dǎo)致軌道預(yù)測的精度無法滿足實際需求[16-19]。

進(jìn)一步，由于微小推力的量級小，難以嚴(yán)格在地面完成高精度的推力標(biāo)定，需要衛(wèi)星在軌對其推力進(jìn)行標(biāo)定。常見的推力標(biāo)定包括參數(shù)標(biāo)定、飛輪標(biāo)定、矢量標(biāo)定等[20-23]，這些標(biāo)定方法采用衛(wèi)星載荷對標(biāo)定所需參數(shù)進(jìn)行估計。但小衛(wèi)星搭載載荷有限，上述標(biāo)定方法無法適用于小衛(wèi)星的推力在軌標(biāo)定。另一方面，微小推進(jìn)器存在推力損失等不確定性因素，如何保證推力在軌標(biāo)定的精度，是個亟待解決的問題?！?br>