加速度计测量用于轨道与重力恢复：波特比号任务的挑战与收益
空间物理
2025-11-11 v1
摘要
欧洲航天局 (ESA) 的波特比号任务持续 its 开创性航行任务前往太阳系内最靠近太阳的行星——水星。在水星行星轨道器 (MPO) 上搭载的意大利弹簧加速度计 (ISA) 等先进仪器，其科学目标紧密关联水星轨道无线电科学实验 (MORE)。这些仪器共同旨在为轨道、重力场及内部结构提供高精度数据。本研究模拟研究了加速度计测量的建模与参数化如何影响轨道与重力恢复，并探讨了克服协同估计所有参数挑战的策略。我们评估了在不同噪声水平和观测几何条件下，轨道、重力场和加速度计参数的综合恢复精度。根据可用噪声模型模拟 MPO 轨道、多普勒和加速度计测量。我们的结果表明，延迟对加速度计偏置的估计直到建立初步重力场后，有助于防止重力场误模型被吸收到加速度计参数中。每日估计偏置至关重要。使用一年的多普勒跟踪数据并应用卡乌拉正则化，我们展示了可恢复水星重力场至度数和阶数 40。低阶系数在更乐观的噪声条件下表现更好。当 beta-地球角小于 45° 时，横向偏置估计误差会急剧上升，这对应于多普勒可观测性下降。轨道确定实现径向厘米级精度，along- 和 cross-track 方向达米级精度，低可观测期间横向误差显著增加。
引用
@article{arxiv.2511.06952,
title = {Accelerometer Measurements for Orbit and Gravity Recovery: Challenges and Benefits for the BepiColombo Mission},
author = {Alireza HosseiniArani and Stefano Bertone and Daniel Arnold and William Desprats and Adrian Jäggi and Nicolas Thomas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06952},
year = {2025}
}
备注
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