基于凸优化的磁驱动卫星集群能效与可扩展性分析

本通信提出了一种基于凸优化的评估框架，用于评估由磁场相互作用维持的基于卫星集群的孔径。星载分布式孔径由多颗卫星组成，因其可扩展性能够突破发射尺寸限制实现高增益、窄波束和大孔径能力，对科学和商业任务具有吸引力。一个关键挑战是，此类虚拟结构的长期维护需要在非稳定的轨道动力学中保持一致的编队控制，而卫星搭载的磁力矩器产生的磁场相互作用提供了一种理想的无需推进剂的位置控制策略。然而，电磁力与扭矩模型的非线性导致非凸的功耗约束，使得系统级配置分析变得困难。为了解决这一问题，我们开发了一个基于凸优化的框架来分析大型磁驱动卫星集群的功耗。所得分析表明，增加卫星数量可以提高保持编队的能效。这表明，对于构建大规模空间系统，磁驱动的集群架构提供了一种能效上优于传统少卫星电磁编队飞行概念的替代方案。