近地轨道航天器面临的环境挑战与应对策略
在探索宇宙的征程中,航天器在近地轨道运行时,面临着复杂多变的空间环境挑战。这些环境因素对航天器的设计、运行和性能产生着深远的影响,特别是对其电力系统。接下来,我们将深入探讨近地轨道航天器所面临的主要环境因素及其影响。
1. 轨道选择的重要性
卫星的轨道类型是决定其电力系统和热管理系统参数的关键因素。不同的轨道会导致不同的日食周期频率和持续时间,这对电力系统,尤其是光伏系统提出了特殊要求。
1.1 轨道要素
通常,航天器在近地轨道的运动可以通过六个轨道要素来定义,这些要素将航天器与相对于恒星固定的参考系相关联。常见的参考系是笛卡尔坐标系,其x - y平面与地球赤道平面重合,x轴指向春分点(3月21日)太阳的方向,z轴沿地球自转轴指向北方。这六个轨道要素分别为:
- 轨道倾角(i) :轨道平面与赤道平面之间的夹角。
- 升交点赤经(Ω) :x轴与轨道平面和赤道平面交线的夹角。
- 近地点幅角(ω) :节点线(x轴)与轨道近地点之间的夹角。
前两个要素定义了轨道平面,第三个要素定义了轨道在该平面内的方向。此外,还需要另外三个要素来定义航天器的轨迹,通常包括半长轴(a)、偏心率(e)和卫星在轨道中的位置。
常见的近地轨道有以下五种:
- 低地球轨道(LEO) :高度低于约1000 km。航天器在此轨道低于辐射带,但需应对大气效应,如与原子氧的反应和大气阻力。极地轨道(倾角约 - 90度)是LEO的
近地轨道航天器环境挑战
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