کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8057335 1520055 2018 13 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Loosely-displaced geostationary orbits with hybrid sail propulsion
ترجمه فارسی عنوان
مدارهای جغرافیایی جابجایی شده با جابجایی با نیروی دریایی هیبرید
کلمات کلیدی
مدار جابجایی جابجا شده، بهینه سازی مدار، نیروی هیبریدی، بادبان خورشیدی،
ترجمه چکیده
برای غلبه بر بارگذاری اسلات های مدار ژئواستاتیک، پیشنهادات پیشین برای استفاده از مدارهای ژئوپانتیکی غیر کپلرین عمودی با استفاده از نیروی کم مجهز به کمر در شکل بادبان خورشیدی هیبریدی و نیروی خورشیدی الکتریکی (بادبان هیبرید) پیشنهاد شده است. این کار گسترش و تعمیم آن مفهوم را با سست کردن محدودیت موقعیت و معرفی یک جعبه نگهداری ایستگاه گسترش می دهد. مدارهای بهینه زیر در ابتدا با روش معکوس یافت می شوند که هنوز محدودیت موقعیت جغرافیایی (یعنی هیچ جعبه نگهداری ایستگاه) را برآورده نمی کنند، که به عنوان مدار جغرافیایی جابجایی ایده آل نامیده می شود. برای این مدارهای غیرقطعی مطلوب، مشخص شده است که بادبان هیبرید موجب صرفه جویی در سوخت روانگردان در مقایسه با خلبان نیروی خورشیدی خورشیدی می شود: برای تعداد خفیف خورشیدی تا مقدار 0.2 و مطلوب ترین زمان در طول سال (یعنی در بادبان هیبرید موجب صرفه جویی در جرم پروانه ای 71.6٪ در یک روز در مقایسه با استفاده از نیروی خورشیدی خورشیدی می شود. پس از آن، مدارهای بهینه زیر به عنوان یک حدس اول برای الگوریتم بهینه سازی مستقیم بر اساس رونویسی معکوس گاوس، که محدودیت موقعیت را کاهش می دهد، استفاده می شود. این باعث می شود مسیر انعطاف پذیری بیشتری در اطراف مدار جغرافیایی ایده آل جغرافیایی ایجاد شود و اجازه می دهد که بادبان خورشیدی موثرتر به شتاب مورد نیاز کمک کند. بنابراین، منجر به صرفه جویی در سوخت اضافی تا 73.8٪ می شود. در نهایت، بودجه جرم نشان می دهد که با استفاده از فناوری طولانی مدت بادبان خورشیدی، سیستم نیروی هیبریدی، کاهش قابل توجهی در جرم اولیه مورد نیاز فضاپیما برای یک جرم بار بار داده شده را با طول ماموریت نسبتا طولانی، امکان می دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی هوافضا
پیش نمایش مقاله
مدارهای جغرافیایی جابجایی شده با جابجایی با نیروی دریایی هیبرید
چکیده انگلیسی
To overcome the congestion of geostationary orbit slots, previous work proposed to use vertically-displaced, non-Keplerian geostationary orbits by means of continuous low-thrust propulsion in the form of hybrid solar sail and solar electric propulsion (hybrid sail). This work extends and generalizes that concept by loosening the position constraint and introducing a station-keeping box. Sub-optimal orbits are first found with an inverse method that still satisfy the geostationary position constraint (i.e., no station-keeping box), which will be referred to as ideal displaced geostationary orbits. For these sub-optimal orbits, it is found that the hybrid sail saves propellant mass compared to the pure solar electric propulsion case: for solar sail lightness numbers of up to a value of 0.2 and the most favorable time during the year (i.e., at summer solstice), the hybrid sail saves up to 71.6% propellant mass during a single day compared to the use of pure solar electric propulsion. Subsequently, the sub-optimal orbits are used as a first-guess for a direct optimization algorithm based on Gauss pseudospectral transcription, which loosens the position constraint. This enables a more flexible trajectory around the ideal displaced geostationary orbit and lets the solar sail contribute more efficiently to the required acceleration. It therefore leads to a further propellant savings of up to 73.8%. Finally, the mass budget shows that by using by using far-term solar sail technology, the hybrid propulsion system enables an evident reduction in the required initial mass of the spacecraft for a given payload mass with a relatively long mission duration.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Aerospace Science and Technology - Volume 79, August 2018, Pages 105-117
نویسندگان
, , ,