Verifizieren Sie Drehmomente der Sonneneinstrahlung auf einem Satelliten

Question

Verifizieren Sie Drehmomente der Sonneneinstrahlung auf einem Satelliten

Kosmos
Drehmoment
Attitüde
Einstellung-Bestimmung-und-Kontrolle

srikarad

Ich erstelle ein Designunterstützungssystem für das Design der Fluglagekontrolle eines Raumfahrzeugs. Für den Lagesimulator habe ich eine Funktion erstellt, um das auf den Satelliten wirkende Sonnenstrahlungsdrehmoment zu berechnen, das wie folgt definiert ist: $M_{sp} = F_s(C_{ps} - C_g)$ Woher, $M_{sp}$ das auf den Satelliten wirkende Sonnenstrahlungsdrehmoment, $F_s$ ist der Sonnenstrahlungsdruck, $C_{ps}$ Druckmittelpunkt der der Sonne zugewandten Fläche und $C_g$ Schwerpunkt des Satelliten.

Ich möchte diese Funktion mit einigen numerischen Ergebnissen überprüfen. Ich habe versucht, danach zu suchen, Bücher wie Spacecraft Attitude Dynamics and Control (Bong Wie), Spacecraft Attitude Dynamics: A Practical Approach (Marc J Sidl), Analytics of Space Mechanics (Hanspeter Schaub) und ein paar Artikel, die sich mit der Sonnenstrahlung befassen Störungen haben leider keine Zahlenwerte zur Überprüfung gefunden.

Kennt jemand Ressourcen/Referenzen, um numerische Werte zu finden?

Danke im Voraus!

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Verifizieren Sie Drehmomente der Sonneneinstrahlung auf einem Satelliten

AlsoRobby · Answer 1

Die oben aufgeführte Gleichung ist stark vereinfacht und berücksichtigt keine zusätzlichen Elemente wie die der Sonne ausgesetzte Oberfläche des Raumfahrzeugs. Angenommen, Sie berechnen den Sonnenstrahlungsdruck wie folgt:

F_{s} = \frac{ϕ}{c}

$F_\mathrm{s}=\frac{\phi }{c}$

Woher:
$c$ = Lichtgeschwindigkeit
$\phi$ = Sonnenkonstante in Ihrer Entfernung von der Sonne

Meine Empfehlung

Ich würde empfehlen, Ihre Gleichung zu ändern, um die Oberfläche des Raumfahrzeugs zu berücksichtigen, einen Rechteckfaktor hinzuzufügen und möglicherweise einen Einfallswinkelparameter (Sonnenvektor relativ zum Raumfahrzeug) hinzuzufügen.

Neue Gleichung für den Sonnenstrahlungsdruck:

S R P = \frac{ϕ}{c} {EIN}_{s} (1 + q) (c p_{s} - c m) \cos (φ)

$\mathrm{SRP} = \frac{\phi}{c}A_\mathrm{s}(1+q)(\mathrm{cp_{s}}-\mathrm{cm})\cos(\varphi )$

Woher:
$c$ = Lichtgeschwindigkeit
$\phi$ = Sonnenkonstante in Ihrer Entfernung von der Sonne
$A_\mathrm{s}$ = Fläche, die der Sonne ausgesetzt ist
$q$ = Reflexionsfaktor (Ein Wert zwischen 0-1)
$\mathrm{cp_{s}}$ = Druckmittelpunkt des Raumfahrzeugs
$\mathrm{cm}$ = Schwerpunkt des Raumfahrzeugs
$\varphi$ = Einfallswinkel
$\mathrm{SRP}$ = Druckmoment der Sonnenstrahlung

Beispiel: Für das FireSat II von SMAD , im Abstand von $1\,\mathrm{AU}$ von der Sonne, mit einer Fläche von $1.3\,\mathrm{m^2}$ der Sonne in einem Einfallswinkel von zugewandt $0\,^\circ$ mit einem Schwerpunkt-Schwerpunkt-Versatz von $0.1\,\mathrm{m}$ .

S R P = \frac{1367 W / m^{2}}{299792458 m / s} (1.3 m^{2}) (1 + 0,6) (0,1 m)) \cos (0)

$\mathrm{SRP} = \frac{1367\,\mathrm{W/m^2}}{299792458\,\mathrm{m/s}}(1.3\,\mathrm{m^2})(1+0.6)(0.1\,\mathrm{m}))\cos(0)$

S R P = 9.6 \times 10^{- 7} N m

$\mathrm{SRP} = 9.6\times 10^{-7}\,\mathrm{Nm}$

Weitere zu berücksichtigende Faktoren: Je nach Raumfahrzeug und seiner Konfiguration sollten Sie Folgendes berücksichtigen:

Sonnenstrahlungsdruck
Luftwiderstand (abhängig vom Standort des Raumfahrzeugs)
Magnetfeld (wenn um einen Planeten herum, der ein Magnetfeld enthält)
Schwerkraftgradient
Fehlausrichtung des primären Triebwerks/ACS-Triebwerks

Wie auch immer, ich hoffe, dies hilft bei Ihrem Einstellungssimulator und stellen Sie sicher, dass Sie Einheiten verwenden. ohne Einheiten sind diese Werte bedeutungslos.

Danke für die Antwort, sehr geschätzt! Ich verwende tatsächlich die gleiche Gleichung, wie Sie oben erwähnt haben, um den Sonnenstrahlungsdruck zu berechnen $F_s$ um die Raumfahrzeugoberfläche, den der Sonne zugewandten Einheitsvektor und den Reluktanzfaktor zu berücksichtigen. Ich habe ein separates Modell zur Berechnung von $F_s$ daher hier nicht erwähnt!
Es ist großartig, wenn sich jemand die Zeit nimmt, eine klare, gut fundierte (und in diesem Fall auch gut formatierte) Antwort auf eine Frage zu schreiben!
@uhoh ja, ich habe hier auf Meta gepostet - sieht so aus, als ob es nur an Schriftarten liegt
@Jack Ich finde es wirklich toll, dass du dir die Zeit genommen hast, diese komplexe Sache zu klären und dann einen klaren, dokumentierenden Beitrag darüber zu schreiben. Ich hatte selbst einmal einen Zusammenstoß mit einem Apostroph .
Ich empfehle Ihnen auch, "Analytische Technik zur Berechnung der projizierten Querschnittsfläche von Satelliten" zu lesen . Dieses Dokument kann Ihnen helfen, die projizierte Querschnittsfläche des Sonnenvektors in jeder Satellitenausrichtung zu finden.

Verifizieren Sie Drehmomente der Sonneneinstrahlung auf einem Satelliten

srikarad

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AlsoRobby

srikarad

äh

Jack

äh

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