月球重力场异常对嫦娥一期绕月卫星在轨寿命和轨道变化影响的数值仿真分析.pdf

月球重力场异常对“嫦娥一期绕月卫星在轨寿命 和轨道变化影响的数值仿真分析 平劲松 (上海天文台，上海21000) 摘要 利用GSFC／NASA／USA的GEOl3YNII软件，并引八JPL／NAsA／I7SA最新150x150 阶旋的月球重力场模型LPl50Q，针对“嫦娥”一期绕月极轨道卫星的在轨寿命和轨道变化进行了 数值仿真。对100—200km高的初始圆轨道卫星而言，由于受重力场的影响卫星轨道偏m率变化 很快，近月点和远月点的高度范围在卫星八轨60天后由设计的十／一0km增加为+／一30km。这 将超出某些有效载荷(如雷迭高度计和激光高度计等)在天底(星下点)方向的动态范围，使仪器设 备无法得到可靠的观测数据。建议在卫星高度出现超出有效载荷动态范围时。调整卫星轨道，使其 偏m率恢复到初始值。确保有效栽荷继续正常工作。 关键词月球卫星，重力场，轨道。分析。 1绕月极轨道卫星的在轨寿命 卫星被投入正圆绕月极轨道之后，由于不存在大气阻力，影响自由飞行卫星寿命的主要因素是月球重力 场的异常。与地球和其他类地行星一样．月球重力场的异常可以用n阶rn次的球谐函数的形式描述： 俨 一 舻 ^_【+u“董、∞‘g。；闪 旷 !；uu昌售＆u凸皇oI。《8U 俨 胪 0 20 40 60 80 100120140160180 角度；，(。) 图1 目前使用的精度较高的月球垒球重力场模型的谱 U(r儿肛一半薹(≯妻‰蹦¨)+S。％㈣川 式中，U为引力势能，G为万有引力常数，M为地球质量，a为地球半径，r为到月心的距离，0为余纬度，^ 为经度，c。和s。是球谐函数系数，Y。是缔合勒让德函数。 260 图1取自文献[1]，给出了目前使用的精度较高的月球全球重力场模型的谱。各个模型的来源和简单特 点如下【2】： GLGM一2 x Clementine7272(一步求逆) LP75G LP 30天结果(一步求逆) LPlOOJ LP正常任务结果(一步求逆) LPl65P LP全部任务结果+Clementine(多步求逆) LPl50Q LP全部任务结果+Clementine(一步求逆) NLTl80A 基于均衡理论的地形重力改正… 彻 珈 皇 蓦| 量 孟 蛳 ．量 C 瑚 点 ％ 瑚 ∞ 暑 召 ∞h鲁uI§毛o％一0d m 尝 J 5} o o 10Z¨30405060708U90loo11012013014lJ1,5