基于矢量分析的中高轨道偏心率激发机制研究

基本信息
批准号:11603078
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:朱听雷
学科分类:
依托单位:中国科学院紫金山天文台
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:向自红,樊亮
关键词:
长期共振偏心率空间碎片中高轨道轨道共振
结项摘要

According to theoretical studies and observational results, near circular medium and high Earth orbits are possible evolve into highly elliptical orbits naturally, which brings greater complexity and more challenges to the current space environment considering that orbits with large eccentricity increases the collision possibility. Meanwhile, it also limits the lifetime of some orbits and provides new space debris mitigation strategies. Hence, it is worth to investigate the dynamical mechanism of the eccentricity growth. Superior to the traditional methods that based on Kepler elements or Delaunay variables, vector analysis uses eccentricity vector and angular momentum as independent variables, the perturbation function does not rely on the specific coordinate system and the equation of motion is symmetrical and simple. As a result, we propose to address the following problems: (1) under what condition, a near circular orbit would evolve into highly elliptical, (2) what is the maximum eccentricity and how long it needs, and (3) is there any new characteristics of an orbit that the eccentricity has been activated? The objective of our proposed research is to calculate the quantitative results such as circular stability indicator, maximum eccentricity and eccentricity growth rate for initially near circular medium and high Earth orbits and obtain the distribution of these quantities in the parameter space.

已有的理论研究和实际观测表明,初始近圆的中高地球轨道,在自然力作用下长期演化,有可能逐步演变成大椭圆轨道,使得空间环境更为复杂:大椭圆轨道增加了在轨物体的碰撞风险。然而,偏心率的显著增长又可能减少中高轨道空间碎片的在轨寿命,为空间碎片的减缓提供了机会。因此,有必要对中高轨道偏心率激发机制开展深入研究。矢量分析方法,有别于传统的基于Kepler根数或Delaunay变量的理论,具有变量物理意义明确、摄动函数表达式不依赖于坐标系、运动方程形式简单等优势。本项目提出,基于矢量分析方法,从动力学角度探究以下问题:(1)近圆轨道在什么条件下以及为什么会逐步演化为大椭圆轨道?(2)偏心率最大会达到多少,需要多长时间?(3)偏心率被激发后会产生什么新的演化现象?最终,对初始近圆的中高地球轨道,给出近圆稳定性指数、最大偏心率、偏心率增长速率等指标的定量结果以及它们在参数空间中的分布特征。

项目摘要

导航卫星轨道是一类特殊的近圆中高轨道,这类轨道在长期动力学演化过程中呈现出一些不稳定性,其中典型的就是偏心率出现长期增长现象。这些现象会导致导航卫星结束工作后,其轨道在自然里长期作用下演化成大椭圆轨道,从而与低轨道、同步轨道等重要的工作卫星轨道产生交汇风险。本项目研究围绕这一现象,试图从动力学角度揭示近圆中高轨道的偏心率激发机制。由于受到多种摄动力影响,近圆中高轨道的动力学模型比较复杂,人们更多的采用数值方法进行研究。本项目采用矢量形式的轨道参数,建立了适用于中高轨道空间碎片长期演化规律研究的平均化动力学模型。给出了考虑月球轨道进动的轨道长期演化一阶分析解,讨论了月球1:1和2:1节点共振的产生条件和相空间结构。最终,在此基础上,将偏心率激发问题转化为微分方程的零解稳定性问题,利用Floquet指数和Lyapunov指数在相空间中描绘了偏心率不稳定区域,计算和偏心率激发速率指标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

DOI:10.11821/dlyj020190689
发表时间:2020
3

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

多空间交互协同过滤推荐

多空间交互协同过滤推荐

DOI:10.11896/jsjkx.201100031
发表时间:2021

朱听雷的其他基金

相似国自然基金

1

可穿戴式非接触心率监测传感器及心率异常分析研究

批准号:61302033
批准年份:2013
负责人:陈贤祥
学科分类:F0124
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

轨道航天器的开环矢量导航方法研究

批准号:61471017
批准年份:2014
负责人:金天
学科分类:F0106
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

发热增快心率机制的研究

批准号:30270498
批准年份:2002
负责人:刘远谋
学科分类:C1101
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
4

基于频率环激发序列的地下水核磁偏共振探测方法研究

批准号:41604083
批准年份:2016
负责人:蒋川东
学科分类:D0408
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目