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Designing solar sail formations in sun-synchronous orbits for geomagnetic tail exploration

机译：设计太阳同步轨道中的太阳帆地层以进行地磁尾探

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摘要

Exploration of the Earth's magnetosphere using solar sails has advantages over the use of traditional spacecraft in inertially fixed orbits because of the solar sails' capability to stay in the geomagnetic tail for longer periods. In this paper, solar sail formation flying in Earth-centered slightly inclined orbits is investigated, with each solar sail employing a simple sun-pointing steering law that precesses the orbit apse-line sun-synchronously. An analytic condition for determining target states that lead to in-plane quasi-periodic relative motion under solar radiation pressure is derived, assuming all sails use the same steering law. Even though active control is required to achieve these target states, only the simple steering law is required for flying the formation upon achieving the target states. The condition is verified in the design of two-craft and three-craft formations. The effects of Earth's nonsphericity, lunar gravity, and solar gravity are included to determine the stability of the designed formations under these perturbations.
机译：与太阳惯性固定轨道上使用传统航天器相比，使用太阳帆进行地球磁层探测具有优势，因为太阳帆能够在地磁尾部停留更长时间。在本文中，研究了在以地球为中心的稍微倾斜的轨道上飞行的太阳帆编队，每个太阳帆都采用了一个简单的指向太阳的转向定律，该定律与轨道近日线同步进动。假定所有风帆都使用相同的转向定律，则得出一个确定条件的解析条件，该条件导致在太阳辐射压力下导致平面内准周期性相对运动。即使需要主动控制来实现这些目标状态，但在达到目标状态时仅需要简单的操纵定律就可以使编队飞行。该条件已在两舱和三舱编队的设计中得到验证。包括地球的非球形度，月球重力和太阳重力的影响，可以确定在这些扰动下设计地层的稳定性。

著录项

  • 来源
    《Acta astronautica》 |2015年第febaamara期|218-233|共16页
  • 作者

    Khashayar Parsay; Hanspeter Schaub;

  • 作者单位

    Aerospace Engineering Sciences Department, 431 UCB, Colorado Center for Astrodynamics Research, University of Colorado, Boulder, CO 80309-0431, USA;

    Aerospace Engineering Sciences Department, 431 UCB, Colorado Center for Astrodynamics Research, University of Colorado, Boulder, CO 80309-0431, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Solar sail; Formation flying; Magnetosphere mission;

    机译：太阳帆编队飞行;磁层任务;

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