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Optimization of a Tetrahedral Satellite Formation

机译：四面体卫星编队的优化

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摘要

Two fundamental approaches can be applied to satellite-formation mission design: active control, where satellites exert forces with their thrusters to maintain a constant or periodic geometry for all or part of each orbit, and natural, where satellite orbits are designed to naturally assemble a geometry for all or part of each orbit to within a tolerance defined from scientific requirements. An actively controlled formation can be labeled virtual rigid body (VRB) because geometry is precisely maintained as if the satellites were rigidly connected. This work describes a hierarchical optimization method for minimizing mission design computational complexity and applies this method to the design of VRB, natural-orbit, and multi-impulse solutions for a tetrahedron formation applicable to the proposed magnetospheric multiscale mission. Cost is defined in terms of total fuel per second of observation and tetrahedron geometric quality factor. Although both natural-orbit and active solutions are feasible, the active solutions substantially increase average data quality and observation time per orbit at minimum fuel cost, and the multi-impulse solution does not require thruster use during data collection periods.
机译：可以将两种基本方法应用于卫星编队任务设计：主动控制，即卫星用推力器施加力以保持每个轨道的全部或部分轨道的恒定或周期性几何形状；以及自然，其中卫星轨道被设计成自然地组装卫星。每个轨道的全部或部分几何形状均在科学要求定义的公差范围内。可以将主动控制的编队标记为虚拟刚体（VRB），因为可以精确地保持几何形状，就像卫星被牢固地连接一样。这项工作描述了一种用于使任务设计的计算复杂度最小化的分层优化方法，并将该方法应用于VRB，自然轨道和适用于所提出的磁层多尺度任务的四面体构造的多脉冲解的设计。成本是根据观测的每秒总燃料量和四面体几何品质因数定义的。尽管自然轨道解决方案和主动解决方案都是可行的，但是主动解决方案可以以最低的燃料成本显着提高平均数据质量和每个轨道的观测时间，并且多脉冲解决方案在数据收集期间无需使用推进器。

著录项

  • 来源
    《Journal of Spacecraft and Rockets》 |2005年第4期|p.699-710|共12页
  • 作者

    Daniel Chavez Clemente; Ella M. Atkins;

  • 作者单位

    Department of Aeronautics and Astronautics, School of Engineering, Stanford University Room 017, Durand Building, 496 Lomita Mall, Stanford, CA 94305-4035;

  • 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 航空;
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