用于追逐与使空间碎片离轨的低推力受控机动设计
摘要
过去几十年中，近地轨道（LEO）的空间碎片迅速增长，对轨道上的运行卫星造成了严重威胁。为避免碰撞风险并保护 LEO 环境，空间机器人主动碎片清除（ADR）概念已持续发展十余年，用于追逐、捕获和使空间碎片离轨。本文提出了一种配备双机械臂的小型卫星设计。该小型卫星基于 CubeSat 标准设计，使用市场上可商购的产品。本文详细给出了一种为配备 RCS 推力器的小型卫星设计受控追逐与离轨机动的方法。机动包括两个阶段：a. 利用低推力 RCS 推力器将追逐卫星送至碎片轨道并加速至距碎片物体 1m 的近距；b. 一旦捕获，受控使其离轨至 250 km 高度。采用 Hohmann 转移概念，通过两次脉冲燃烧将追逐卫星从较低轨道移至碎片轨道。模拟了多种场景，其中一种或多种轨道要素被调整。对于多轨道要素调整，采用了 DAG 定律和 Q 定律。这些定律将三个方向的推力综合为受控机动的单一推力。每次机动的 V 需求通过使用面向小型卫星的 RCS 推力器性能参数确定。结果表明，对于追逐卫星机动至碎片物体的长期仿真，最优 DAG 定律比 Q 定律更合适，因为它能更高效地处理因调整一个或多个要素引起的轨道要素奇异行为。
引用
@article{arxiv.2204.00674,
title = {Design of Low Thrust Controlled Maneuvers to Chase and De-orbit the Space Debris},
author = {Roshan Sah and Raunak Srivastava and Kaushik Das},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.00674},
year = {2022}
}
备注
23 Pages, 21 Figures, Presented & Published at ASET 2022 Conference on "Artificial Intelligence(AI) Enabled Aerobots and Hydrobots" Organized by ISRO Inertial Systems Unit & IIST at Vikram Sarabhai Space Center, Thiruvananthapuram, India on 17-18, March, 2022, https://aset2022.vssc.gov.in/proceedings.php