1.一种共面椭圆轨道间的绳系卫星转移轨道设计方法,其特征在于步骤如下:
步骤1:组合体起旋
初始时刻,平台星运行于初始轨道,目标星位于平台轨道径向方向,系绳自然伸长;平台星主推力器与系绳垂直,即安装在其轨道切向方向;采用主推力器与系绳垂直配置的构型可以避免推力互相抵消,节约燃料消耗量;该阶段利用平台星推力f,使得组合体以角速度ωθ旋转,持续时间为δt1;
步骤2:组合体旋转飞行
该阶段主推力器关闭,组合体以角速度ωθ绕质心旋转,持续时间为半个轨道周期;旋转过程中,离心力使系绳保持张紧,有效避免由于推力关闭段引起的系绳松弛现象,防止两端绑体碰撞;
步骤3:剪断系绳后的转移轨道要素计算
由步骤2知,组合体以角速度ωθ绕质心旋转,在转角θ处剪断系绳,可得两端卫星的位置、速度矢量分别为:
其中,dp、dd分别为平台星、目标星与组合体质心之间的质心距离;
由式(1)可以计算得到两端绑体的轨道位置及速度矢量ri,vi(i=p,d),分别为:
其中r,v分别为组合体质心的位置和速度矢量;
由式(2)可以计算得到剪绳后的偏心率矢量ei和半长轴ai为:
其中ri=|ri|,vi=|vi|,偏心率ei=|ei|,从而可以确定剪绳后目标星与平台星的轨道;剪断系绳后,两端绑体获得方向相反、大小与质量成反比的速度增量,从而使目标星运行到期望的目标轨道,而平台星机动到其他轨道或返回初始轨道。