中国空间科学技术

›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (5): 1-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0053

• 研究探讨 •    下一篇

空间太阳能电站地球同步拉普拉斯轨道动力学特性

 刘玉亮, 邬树楠, 吴志刚, 侯欣宾, 刘宇飞   

  1. 1大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，大连116024
    2大连理工大学航空航天学院，大连116024
    3中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室，北京100094
  • 收稿日期:2016-03-03 修回日期:2016-06-07 出版日期:2016-10-25 发布日期:2016-06-30

DynamiccharacteristicsofgeosynchronousLaplaceorbitforspacesolarpowerstation

 LIU  Yu-Liang, WU  Shu-Nan, WU  Zhi-Gang, HOU  Xin-Bin, LIU  Yu-Fei   

  1. 1StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China
    2SchoolofAeronauticsandAstronautics，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China
    3QianXuesenLaboratoryofSpaceTechnology，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China
  • Received:2016-03-03 Revised:2016-06-07 Online:2016-10-25 Published:2016-06-30

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摘要： 现有关于空间太阳能电站(SpaceSolarPowerStation，SSPS)轨道动力学的研究中，均将其放置于地球静止轨道（GeostationaryOrbit，GEO〖BF〗），然而这并非最优的工作轨道。文章提出了一种优于ＧＥＯ的地球同步拉普拉斯（GeosynchronousLaplacePlane，GLP）轨道。首先，建立了轨道运动模型及影响轨道运动的摄动模型，包括地球非球形引力摄动、日月引力摄动、太阳光压力摄动及微波反冲力摄动；然后，提出了评估空间太阳能电站轨道的3个指标：接收功率、轨道适用性和安全性，并据此分析了GLP轨道相对于ＧＥＯ的优势。最后，给出了数值仿真算例。结果表明：在发电功率大致相同且满足供电需求的情况下，工作在GLP上的SSPS每年大约能节省用于轨道保持的燃料364534kg。

关键词: 空间太阳能电站, 轨道动力学, 拉普拉斯轨道, 地球静止轨道, 微波反冲力, 接收功率

Abstract: Previousstudiesonspacesolarpowerstation（SSPS）havesimpleassumedgeostationaryorbit,whileitisnotthebestorbitforSSPS.Aneworbit,knownasthegeosynchronousLaplaceplanewasputforward,whichwassuperiortogeostationaryorbit.
Firstly,theorbitaldynamicsandtheperturbationswhichaffecttheorbitalmotionweremodeled,includingEarth′snonsphericalperturbation,LuniSolargravitationalperturbation,solarradiationpressureperturbationandmicrowavebeamingforceperturbation.Secondly,threeevaluationindexes,includingreceivedpower,orbitapplicabilityandspacesecurity,werepresentedtodiscusstheadvantagesoftheproposedLaplaceorbitratherthanthegeostationaryorbit.Finally，thelongtermnumericalsimulationwasprovided.AndtheresultshowsthattheSSPSworkinginthegeosynchronousLaplaceorbitcansave364534kilogramsoffuelwhichisusedfororbitmaintaincomparingtotheSSPSworkinginthegeostationaryorbitwiththesamereceivedpowerandmeetingthedemandofpowersupply.

Key words: spacesolarpowerstation(SSPS), orbitdynamics, Laplaceorbit, geosynchronousorbit(GEO), microwavebeamingforce, receivedpower