Warum würde die Umlaufbahn eines Satelliten in GEO in sechs Monaten von selbst um 21 km an Höhe steigen?

Diese Antwort erwähnt mehrere Effekte, die dazu neigen, geostationäre Satelliten im Laufe der Zeit aus ihrer "Box" zu bewegen, aber einer hat mich wirklich überrascht.

Gemäß der nachstehenden Darstellung (von dort, aber nicht im Abspann) wird die große Halbachse eines Satelliten in GEO in sechs Monaten um 21 Kilometer steigen.

Ist das wirklich wahr? Wenn ja, könnte jemand erklären, wie dieses schnelle Anheben der Umlaufbahn möglich ist? Ich glaube nicht, dass hier Gezeitenkräfte am Werk sind, das Raumschiff wäre nicht massiv genug, um Formänderungen auf der Erde zu verursachen, die groß genug sind, um dies zu tun.

Wenn es möglich ist, fügen Sie bitte einen mathematischen Ausdruck hinzu, der ungefähr diese Geschwindigkeit der Bahnanhebung wiedergibt.

Von hier :

Diagramm 1: Zeigt die Drift der großen Halbachse für einen Satelliten, der bei einem nominalen R von 42164,2 km platziert ist, propagiert für etwa 6 Monate, zeigt eine Zunahme von etwa 21 km.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quelle: [Buch] Li, Hengnian. Kollokation von geostationären Satelliten. New York: Springer, 2014.

Antworten (1)

Ursache für diesen Anstieg sind Unregelmäßigkeiten im Schwerefeld der Erde. Die in Ihrem Diagramm angezeigte Rate hängt vollständig von der Position des Satelliten ab. Wenn sich vor dem Satelliten ein "Klumpen" im Schwerefeld der Erde befindet, wird dies dazu führen, dass die Schwerkraft etwas in Richtung der Geschwindigkeit des Satelliten zeigt und die Umlaufbahn anhebt. Auch das Gegenteil ist möglich, nämlich die Absenkung der Umlaufbahn. Da sich der Satellit in GEO befindet, bleibt die Position in Bezug auf den „Klumpen“ ungefähr gleich. Natürlich wird diese Störung den Satelliten im Laufe der Zeit aus GEO bewegen und die Dynamik wird sich erheblich ändern.

Ich habe keine mathematische Herleitung für Sie, aber ich habe zwei verschiedene Umlaufbahnen propagiert, um diesen Effekt für Sie zu demonstrieren. Ich habe ein Gravitationsfeld vom Grad und der Ordnung 15 verwendet und alle anderen Störungen (SRP, Störungen des 3. Körpers, Gezeiten, ...) ausgeschaltet.

Die beiden Umlaufbahnen unterscheiden sich nur in ihrer Position über der Erde, die um 90 Grad entlang der Umlaufbahn verschoben ist.

Umlaufbahn 1: SMA angehoben

Umlaufbahn 2: SMA abgesenkt

Ich habe nicht überprüft, welcher „Klumpen“ im Gravitationsfeld genau dies verursacht, aber wenn Sie eine Karte des Gravitationsfelds überprüfen, können Sie mehrere Beispiele für diese Art von Situation visuell finden

Bingo! Sie hatten mich bei "... etwas in Richtung der Geschwindigkeit ..." Ich mache alles in Python, ich muss ein einfaches Gravitationsmodell finden, das ich eines Tages in ein Skript implementieren kann. Auf jeden Fall danke für deine Hilfe diesbezüglich.
Ich denke, 'einfach' wird sich als schwierig erweisen ;) Ich bin bereits vor einer Weile von Python zu C und Matlab gewechselt, daher weiß ich nicht, welche Module in Python vorhanden sind, um dies zu tun. Für das, was es wert ist, ist es nicht extrem schwierig, es selbst zu implementieren, und es ist eine gute Möglichkeit, sich mit sphärischen Harmonischen vertraut zu machen. Sobald Sie eine gute Implementierung von SH haben, können Sie es auch ganz einfach für das Magnetfeld oder für Albedo-Modelle verwenden. Gleiches, andere Koeffizienten :)
Über den Wechsel zu C habe ich eine Allergie gegen geschweifte Klammern, also bleibe ich bei Python hängen.
Warum würde die Umlaufbahn eines Satelliten in GEO in sechs Monaten von selbst um 21 km an Höhe steigen?
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