Halo轨道卫星定轨及仿真计算

1、Halo 轨道卫星定轨及仿真计算 吴功友王家松何雨帆西安卫星测控中心 . 西安, 710043 摘 要：Halo 轨道位于平动点 L1 点附近 距离地球约 150 万公里 ?本丈针对 Halo 毓道特征，分析了其 动 力学模型，研究了仇道确定算法，分析了 HaloUit卫星的测站踉踪覆盖，通过软件编程，实v 7 Halo轨道卫星定轨， 并利用仿真数据分析不同测站跟踪条件下的定轨粕度 .关键词 t H&o 轨道枕逆确定仿真计算/、F1 前言Halo 轨道位于日地连线上距地球 150 万公里的太阳一地球月球系统第一垃搭明日点，即 L1 点附近 , 此 类卫星一般用来全天候监测太阳活动的发生

2、以及其泮生现竦在日地空间中的传播过程，我国“十一五规划航天领域中重大预研课理 f 夸滔+划中的 A 星就准备定位到 H&lQ 轨道上。图 1 为典型的 Halo 轨 道?针对 Hal。 轨道?由于轨道特征不同，因此动力学模型的摄幼影响不同 ?相应的跟踪模式和定轨模 式也 会不同 Hal 。轨道 卫星的定轨精度也需要进一步分析 *U2 Halo AS 动力学模型分析在深空探测中，动力学模型由一个受摄二体问题变为一个限制性三体问题，其中最简单的限制性三体问题是圆型限制性三体问题，有五个平动解，三个共线平动解和两个三角平动解，其中共线平动解是条件稳定的?对于监测太阳活动影响日地空间天气连锁变

3、化的全过程具有重要作用 . 目前美国、欧空局发射到 LI. L2 点的卫 星有 ME, ISEET, SOHO 等，运行在其线平动点附近的轨道称为 Halo 轨道 .由于距离地球很远， Halo 轨道的动力学模型与地球卫星明显不同，首先，太阳引力不再是摄动力，而 是抵 消地球引力，维持卫星条件稳定的主耍作用力 *其次, 对近地卫星作用很大的地球非球型摄动、潮汐摄劫以及岁差，童动都可以忽略不计，地球可以作为一个质点考虑。因此HM。轨道的摄动力主要包括行星 撮动、光压摄分别为；动，我们利用 SOHO 卫星轨道，计算得到地球、太阳引力以及相关摄动加速度的大小表 1: Halo 轨道摄幼加速度 OSO

4、 登蛙系，单位： 3地球引力-2. 02E-041. 33E-043.89E-052.45E-04太阳引力L00E-Q4-1. 73E-05-L 16E-051.02E-04月球引力9.65E-06-2. 52E-05-8.I7E-D62.S2E-05水星6. 65E-12-5. 39E-12-3.16E-129.I2E-12金岸E. 74E-UL 67E-106,49E-11L99E-10 .火星2. 34E-I2-3 33E-13-3. 06E-132.38ET2木星-LO1E-1O-3. 66E-10-L77E-104J9E-10土星2. 18E-U4. S8E-12-7. 70E-14

5、2.23E-1!天王星L 70E-13-4. 00E-13-2, 00E-134.78E-13海王星3. 21E-14-L43E-13-6. 69E-14L61E-13冥王星-L49E-172.47E-181.49ET81.52E-17光压担动-0. 70455 3 E-050. 223943E-050.9758S4E-077.4664)7相对论效应大气阻尼0. 208332E-140. 192644ET4-0. I79528E-140. 292198E-14-0. 595219E-15-0. 7&9728E-17Z81E-1515OE-151从表中可以看岀，地球引力和太阳引力在同一个

6、量级，方向相反，其次为月球引力，为LE? 5戢级.光压摄动在LET量级，木星行星摄动在 LE-10.其他行星技动在1.E-11以上*由亍速度较小，相对 论效应 摄动 在LE-17量级,3 Ha Io轨道测站跟踪分析由于Halo轨道卫星位于L1点，星下点纬度在黄道而上移动，周期为 1年。所以测站对Halo轨道卫星的 跟踪时长随着季节的变化而变化，在夏季，北半球的测站跟踪时间长 ？南半球的刑站跟踪时间短，在 冬季那么恰 恰相反。表二针对不同测站在春分，秋分时间的跟踪时长进行了统计 ？另外，由于地球自转.使得一个测站不可 能具备24小时全天候跟踪的能力，必须多测站接力跟踪。表切针对分布在全球五个测站的组合跟踪覆盖进行 了统计表2不同蚌度测站跟踪酎长块甘测站经度纬度见至跋贸污&冬至敝踪时长差略什76度33/14 10h& 60h5. 5h肯岛120 ?3G度13, 85h9, 00h4?肮hPERTH ;12