| 题名 | 火箭末级的姿态研究 |
| 作者 | 苏向泽 |
| 答辩日期 | 2021 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李荣旺 |
| 关键词 | 空间碎片旋转状态 光变曲线 猎鹰九号火箭末级 光度模型 |
| 其他题名 | The Research on Attitude States of Rocket Upper Stage |
| 学位专业 | 天体测量与天体力学 |
| 英文摘要 | 空间碎片作为地球轨道上的无功能人造物体，其被动运动的特点使得人们难以得到其准确的轨道和姿态信息，从而增加了正常工作航天器的碰撞风险，特别是失效卫星、火箭末级这类大型空间碎片。目前主要根据地基观测来确定空间碎片的轨道,光度观测是地基观测空间目标的主要观测手段之一，利用空间目标的光度信息能够估计空间目标的相关特征信息。国内外针对目标光度数据使用各种方法来反演空间目标特性，包括极值点法、基于光变曲线周期的方法、非线性滤波法等。为了确定火箭末级的旋转状态，本文建立了关于火箭末级的光度模型并根据光度模型得到模型光变曲线，比对实测光变曲线和模型光变曲线确定火箭末级的旋转参数。本文以猎鹰九号火箭末级(NORAD ID:42968)作为研究对象，首先获取目标的轨道信息，选择在观测时段内过境的猎鹰九号火箭末级目标。本文利用云南天文台1.2米光学望远镜及配套控制系统获取猎鹰九号火箭末级的光度图像，再对获取到的目标图像进行平场本底处理、流量定标、异常点处理和斜距归一化等处理得到观测目标的视星等，并分析目标视星等随时间变化的归一化光变曲线。结合猎鹰九号的形状参数和轨道参数，根据目标的轨道确定测站-目标-太阳的几何关系，利用太阳辐射理论建立目标光度模型，目标简化为中空圆柱刚体，将目标的形状拆分为几个简单的几何体并单独计算这些几何体的光照有效面积。由目标惯性坐标系及本体坐标系之间的关系确定描述目标旋转状态的参数并针对这些参数进行分析。根据简化的火箭末级结构和旋转刚体的特性确定了火箭末级会绕最大转动惯量轴旋转，并确定了目标的最大转动惯量轴为圆柱体横向轴；基于相位离散最小化方法分析目标实测光变曲线的光变周期得到目标的旋转周期；使用最小二乘法分析模型光变曲线与实测光变曲线的关系，遍历参数来确定目标的旋转初相位和旋转轴指向。本文得到了42968目标三天观测时段内的旋转参数(旋转轴指向：赤经λ°，余纬θ°，旋转周期Ts)：2019年12月13日(32,64,249.5)、(212,116,249.5);2019年12月14日(34,83,247.4)、(254,156,247.4)；2019年12月15日(40,59,248.4)、(218,102,248.4),将得到的旋转参数代入到光度模型中与实测数据比对，比对结果表明二者的变化趋势吻合的很好。14日旋转参数与另外两天旋转参数存在显著差异，观测几何有明显不同应该是其主要原因，有待进一步分析。最后分析圆柱体有效面积随时间变化的趋势来解释目标的旋转过程。本文根据猎鹰九号火箭末级光度图像研究其旋转状态并确定了其旋转参数，为后续开展其他空间目标的姿态研究提供参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 航空、航天科学技术 |
| 页码 | 67 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25464]  |
| 专题 | 云南天文台_应用天文研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 苏向泽. 火箭末级的姿态研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
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