Welche Faktoren würden die Positionshaltung eines Areostationären Marssatelliten erforderlich machen?

Diese Antwort führte mich zum Wort Areostationary Orbit - (Hinweis, kommt von Ares), einer Umlaufbahn, die über einem Punkt auf dem Äquator des Mars stationär bleiben würde.

Der Artikel erwähnt, dass die gravitative Wechselwirkung mit den beiden Marsmonden , insbesondere Phobos, ein Faktor wäre, der das Halten der Position erfordern würde.

Dieses Papier aus dem Jahr 2012 diskutiert Orte im Gravitationsfeld des Mars, an denen eine Areostationäre Umlaufbahn aufgrund kleiner Schwankungen im Gravitationsfeld des Planeten möglich wäre. Bestimmte Punkte scheinen etwas stabil zu sein, und Satelliten, die an bestimmten Orten über dem Marsäquator platziert werden, würden dazu neigen, dort zu bleiben, obwohl sie diese Orte um ein paar Grad umkreisen würden. Wenn das Wackeln zu groß ist, besiegt es irgendwie den "stationären" Teil. Sie müssten etwas steuern, und an diesem Punkt wäre es besser, es einfach als synchrone Umlaufbahn zu bezeichnen. (Feste Schüsseln werden lange vorher durch steuerbare Phased-Arrays ersetzt).

Als ich jedoch anfing, in diesem Artikel Begriffe wie Monodromiematrix und heterokline Orbits zu sehen , beschloss ich, stattdessen hier zu fragen.

Frage: Welche Faktoren würden eine Positionshaltung eines Areostationären Marssatelliten erforderlich machen? Würde die Anziehungskraft der Monde die Umlaufbahnen an den natürlichen areostationären Gravitationspunkten des Mars im Laufe der Jahre destabilisieren und eine Positionshaltung erfordern?

Antworten (1)

Welche Faktoren würden die Positionshaltung eines Areostationären Marssatelliten erforderlich machen?

Das ziemlich klumpige Gravitationsfeld des Mars, die Schwerkraft der Sonne, die beiden Monde des Mars, die Gezeiten fester Körper und der Sonnenstrahlungsdruck.

Dieser Artikel aus dem Jahr 2012 befasste sich (teilweise) mit dem ziemlich klumpigen Gravitationsfeld des Mars, aber er befasste sich nicht mit diesen anderen störenden Faktoren. Diese anderen Faktoren werden auch an den in diesem Artikel untersuchten angenommenen stationären Punkten existieren. Diese stationären Punkte existieren auch für geostationäre Satelliten. Für einen geosynchronen Satelliten ist der Treibstoffnachteil jedoch gering, wenn er sich nicht in der Nähe eines dieser stationären Punkte befindet. Die Störungen von Mond und Sonne dominieren und erfordern beträchtlichen Treibstoff (etwa 40 m/s pro Jahr) für die Nord-Süd-Positionierung. Das gesamte Stationserhaltungsbudget für einen geostationären Satelliten beträgt etwa 50 m/s pro Jahr.

Diese Nord-Süd-Positionierung wird für einen aerostationären Satelliten noch benötigt. Die axiale Neigung des Mars ist etwas größer als die der Erde. Diese Neigung führt dazu, dass die Bahnen der äquatorialen Bahnen aufgrund von Drittkörpereffekten geneigt werden (z. B. die Sonne, der Mond im Fall der Erde und die zwei Monde des Mars im Fall des Mars). Der Sonnenstrahlungsdruck bewirkt, dass kreisförmige Umlaufbahnen nicht kreisförmig werden. Stationkeeping wird auch in der Nähe dieser stationären Punkte weiterhin benötigt.

OK, ich glaube, ich verstehe - während das klumpige Feld des Mars dazu neigen kann, einen Satelliten in der Nähe eines stationären Punktes zu halten, können die Monde des Mars immer noch eine Nord-Süd-Bewegung anregen. Die Monde sind näher und umkreisen viel schneller, aber auch viel geringere Masse als der Erdmond. Gibt es eine Möglichkeit, ungefähr abzuschätzen (oder darüber zu lesen), ob es stark genug ist, um eine Wirkung über beispielsweise 10 Jahre zu haben?
Die Sonne ist auch ein großer Faktor, @uhoh. Eine Möglichkeit, eine grobe Schätzung zu erhalten, besteht darin, Phobos und Deimos als Massenringe zu modellieren und die Störungstheorie (z. B. planetare Bewegungsgleichungen) anzuwenden und über die Zeit zu mitteln. Das werde ich nicht tun; es ist viel Arbeit. Eine Alternative ist die Verwendung einer numerischen Simulation. Sie benötigen ein Mars-Rotationsmodell, ein Mars-Schwerkraftmodell, Ephemeriden für Sonne, Mars, Phobos und Deimos, einen guten numerischen Integrator (z. B. nicht RK4) und einen Controller (perfekte Kontrolle sollte ausreichen), der die Neigung beibehält. Drift und Exzentrizität in Grenzen. Auch zu viel Arbeit.
Wenn ich eine Zahl aus dem klaren blauen Himmel ziehe, würde ich auf die Größenordnung von 10 m / s pro Jahr für die Positionshaltung für eine aerostationäre Umlaufbahn in der Nähe eines dieser stationären Punkte tippen. Das "in der Größenordnung von" gibt meiner Vermutung viel Spielraum. 3,4 m/s liegen in diesem Bereich, ebenso 32 m/s.
Ich bin über adsabs.harvard.edu/full/1977SvA....21..513Z gestolpert , wenn ich auf "Diesen Artikel drucken" klicke, wird die PDF-Datei angezeigt. Für die Erde, λ 22 ≈ − fünfzehn ° setzt die C 22 Maximum (okay, minimales Potential) ebenfalls bei 15° westlicher Länge. Dieser Längengrad wäre ein Beispiel für den von Ihnen erwähnten stationären Punkt, nicht wahr?
Wie vergleicht sich der Jupiter-3.-Körper-Effekt zwischen GEO und AREO (stationäre Umlaufbahnen)?
@costrom - Nicht viel. Jupiter kommt dem Mars mit 3,5 astronomischen Einheiten am nächsten, und diese Begegnungen sind selten und kurzlebig. Das ist mehr als das Doppelte der mittleren Entfernung zwischen Mars und Sonne. Das allein macht Jupiters Beitrag aufgrund der inversen Würfelbeziehung von Drittkörpereffekten zu weniger als einem Zehntel des Beitrags der Sonne. Teilen Sie durch 1000 (das Verhältnis von Jupiters Masse zu der der Sonne) und Sie erhalten einen sehr kleinen Effekt.
@DavidHammen, um sicher zu sein, es ist ein sehr kleiner Effekt, aber bei langfristigen Ausbreitungen nicht zu vernachlässigen. Ich habe gerade die geringste Entfernung zwischen Erde und Jupiter überprüft und bei ~ 4 AE stimme ich zu, dass sich die Größe nicht wesentlich ändern sollte.
Welche Faktoren würden die Positionshaltung eines Areostationären Marssatelliten erforderlich machen?
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