Исследование движения центра масс межпланетных космических аппаратовСтраница 8
где Cx = 2 - коэффициент аэродинамического сопротивления.
Sм = 2,5 м2 - площадь миделевого сечения - проекция КА на плоскость, перпендикулярную направлению скорости полета.
V - скорость КА.
r - плотность атмосферы в рассматриваемой точке орбиты.
Так как исследуемая орбита - круговая с высотой Н = 574 км, будем считать, что плотность атмосферы одинакова во всех точках орбиты и равна плотности атмосферы на высоте 574 км. Из таблицы стандартной атмосферы находим плотность наиболее близкую к высоте Н = 574 км. Для высоты Н = 580 км r = 5,098´10-13 кг/м3.
Сила аэродинамического ускорения создает возмущающее касательное ускорение aa:
Найдем проекции аэродинамического ускорения на оси абсолютной системы координат axa, aya, aza:
aa направлено против скорости КА, следовательно единичный вектор направления имеет вид
ea = [Vx/|V|, Vy|V|, Vz/|V|], |V| = Ö(Vx2+Vy2 +Vz2)
Таким образом,
Значит
, ,
3) Возмущающее ускорение, вызванное давлением солнечного света.
Давление солнечного света учитывается как добавок к постоянной тяготения Солнца - Dmc. Эта величина вычисляется следующим образом:
Dmc = pSмA2/m
где p = 4,64´10-6 Н/м2 - давление солнечного света на расстоянии в одну астрономическую единицу А.
A = 1,496´1011 м - 1 астрономическая единица.
m - масса КА.
Sм = 8 м2 - площадь миделевого сечения - проекция КА на плоскость, перпендикулярную направления солнечных лучей.
Таким образом,
Dmc = 1,39154´1015 м3/c2.
4) Возмущающее ускорение, возникающее из-за влияния Солнца.
Уравнение движения КА в абсолютной системе координат OXYZ относительно Земли при воздействии Солнца:
где mz - постоянная тяготения Земли.
mc - постоянная тяготения Солнца.
r - радиус-вектор от Земли до КА.
rc - радиус-вектор от Земли до Солнца.
Таким образом, возмущающее ускорение, возникающее из-за влияния Солнца:
.
Здесь первое слагаемое есть ускорение, которое получил бы КА, если он был непритягивающим, а Земля отсутствовала.
Второе слагаемое есть ускорение, которое сообщает Солнце Земле, как непритягивающему телу.
Следовательно, возмущающее ускорение, которое получает КА при движении относительно Земли - это разность двух слагаемых.
Так как rc>>r, то в первом слагаемом можно пренебречь r. Следовательно
| rc - r| = Ö((xc-x)2+(yc-y)2+(zc-z)2)
где xc, yc, zc - проекции радиуса-вектора Солнца на оси абсолютной системы координат.
Моделирование движения Солнца проводилось следующим образом: за некоторый промежуток времени t Солнце относительно Земли сместится на угол J = Jн + wct,
где Jн = W + (90 - D) - начальное положение Солнца в эклиптической системе координат.
W = 28,1° - долгота восходящего узла первого витка КА.
D = 30° - угол между восходящим узлом орбиты КА и терминатором.
wc - угловая скорость Солнца относительно Земли.
wc = 2p/T = 2p/365,2422´24´3600 = 1,991´10-7 рад/c = 1,14´10-5 °/c
Таким образом, в эклиптической системе координат проекции составляют:
xce = rccosJ
yce = rcsinJ
zce = 0
rc = 1,496´1011 м (1 астрономическая единица) - расстояние от Земли до Солнца
Плоскость эклиптики наклонена к плоскости экватора на угол e = 23,45°, проекции rc на оси абсолютной системы координат можно найти как