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[科普中国]-轨道衰减

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简介

轨道维持和调相试验等与轨道相关的任务与技术试验中都需要对轨道的衰减量进行预估,而太阳活动和地磁活动是影响轨道衰减数值的重要因素之一。大气阻力系数和沿飞行轨道的热层大气总质量密度,是影响低轨卫星轨道高度衰减的重要参数1。

低轨航天器的突然解体和严重空间天气事件是短时间内空间目标陨落数目激增的主要原因。低轨目标的突然解体产生大量碎片,并不一定就会带来空间目标陨落数目立刻上升,但是碎片群在演化过程中如果遇到严重空间天气事件就会加快陨落。

背景

目标轨道异常检测是空间监视的重要任务。造成轨道异常的原因有多种,如轨道机动、轨道保持以及太阳强风暴造成的轨道衰减等2。

高层大气是各类低轨航天器运行的主要区域。太阳平静时,低轨航天器的轨道会按照一定的规律逐渐下降至寿命结束。但当发生太阳风暴时,大气密度会陡增,阻力突然加大,加速了航天器衰减速度,从而导致它偏离预计轨道,甚至提前进入大气低层而陨落。轨道越低,这种影响就越严重。

影响因素

太阳活动和地磁活动是影响轨道衰减数值的重要因素之一。

太阳活动

太阳的无线电波主要出自日冕活跃区上面被磁场拘束住的等离子。被标示为 F10.7的是波长 10.7cm 的无线电波,接近被观察的太阳无线电波的峰值位置。它表现出的扩散尺度,来自在日冕活跃区被磁场拘束的等离子的非辐射热,并且能良好地表现出太阳活动的程度。太阳的 F10.7记录可以回溯至 1947 年,并且是除了太阳黑子记录之外,可供利用的太阳活动的最长期记录。F10.7有大约 27 日的变化周期。

地磁活动

地磁指数是为了描述地磁扰动变化而生,而地磁暴是地磁扰动变化的一种,所以地磁指数在担当了衡量地磁变化任务的同时,也肩负了地磁暴的刻度尺这一重任。