بهبود روش حفظ جايگاه مداري يك ماهواره در مدار زمين آهنگ با ملاحظات محدوديت مصرف سوخت

Improving the Method of Satellite Station Keeping in Geostationary Orbit with Considerations of fuel Consumption Restrictions

با توجه به ويژگي‌هاي منحصر به فرد مدار زمين آهنگ و اهميت استقرار يك ماهواره در اين كريدور پروازي، بررسي تاثير اغتشاشات محيطي بر المان‌هاي مداري و اصلاح المان هاي مداري اغتشاش يافته در راستاي افزايش طول عمر و عملكرد يك ماهواره در مدار مذكور امري ضروري است. يك ماهواره در مدار زمين آهنگ همواره در معرض نيروهاي اغتشاشي محيطي متعددي نظير نيروي گراديان گرانشي زمين، جاذبه ماه و خورشيد، فشار تشعشعات خورشيدي و غيره قرار دارد. به همين دليل دائما از مسير اصلي خود منحرف شده و نياز به بررسي تاثير اغتشاشات محيطي بر المان‌هاي مداري داشته تا بتوان به درستي اصلاح پارامترهاي مداري اغتشاش يافته را انجام داد. براي دست يابي به اهداف فوق در اين مقاله سعي شده تا با شبيه سازي رفتار ديناميك انتقالي ماهواره در حضور اغتشاشات محيطي، تاثير هر يك از شتاب‌هاي اغتشاشي بر ويژگي‌هاي مداري بررسي شود. سپس با بهره گيري از الگوريتم ژنتيك و منطق فازي سعي شده تا منطق اصلاح المان هاي مداري به نحوي اصلاح گردد كه ماهواره در طي طول عمر ماموريتي خود در پنجره مداري محدود خود باقي بماند. راهكار پيشنهادي موجب بهبود اثربخشي عملياتي حل مسئله جهت حفظ موقعيت ماهواره با معيار كمينه‌سازي مصرف سوخت شده است. نتايج مطالعات موردي طي شبيه سازي هاي انجام پذيرفته مويد توانمندي رويكرد پيشنهادي در برآورده سازي قيود و الزامات عملكردي مانور حفظ موقعيت موردنظر مي‌باشد.

Due to the unique characteristics of the geostationary orbit and the importance of establishing a satellite in this flying corridor ،it is necessary to investigate the effect of environmental disturbances on the orbital elements and to maintain the satellite orbital elements in order to increase the longevity and operation of a satellite in this orbit. A satellite in earth orbit is always exposed to various environmental disturbances such as earth gravity gradient force ،gravity of the moon and sun ،solar radiation pressure ،and so on. For this reason ،it is constantly deviating from its original path and needs to study the effect of environmental disturbances on the orbital elements in order to properly correct the disturbed orbital parameters. To achieve the above goals ،in this paper ،we try to investigate the effect of the environmental perturbations on the orbital characteristics by simulating the satellite translational dynamic behavior in the presence of environmental disturbances. Then ،utilizing the genetic algorithm and fuzzy logic approach ،an attempt was made to modify the compensation logic of the orbital elements correction ،so that ،the satellite may be forced to remain in its limited operational orbital window during the mission lifetime. The proposed method could improve the problem-solving operational effectiveness to maintain the position of the satellite with the criterion of minimizing fuel consumption. The case study simulation results may indicate the capability of the proposed approach in satisfying the performance requirements of the satellite station-keeping maneuver.