Comment atténuer les perturbations de l’orbite ?
Les perturbations d’orbite sont des déviations de l’orbite d’un engin spatial par rapport à une simple ellipse képlérienne en raison de diverses forces et effets. Ils peuvent affecter la précision, la stabilité et la durée de vie de la mission d’un engin spatial. Comment atténuer les perturbations de l’orbite ? Voici quelques stratégies et techniques que les ingénieurs aérospatiaux utilisent pour relever ce défi.
Le champ de gravité de la Terre n’est pas uniforme, mais présente plutôt des variations dues à sa forme, à sa rotation et à la distribution de ses masses. Ces variations entraînent un changement de l’orbite de l’engin spatial au fil du temps, ce qui entraîne des changements dans son altitude, son inclinaison, son excentricité et son argument de périgée. Pour atténuer les perturbations du champ de gravité, les ingénieurs peuvent concevoir l’orbite du vaisseau spatial pour qu’elle soit en résonance avec les harmoniques de la Terre, telles que l’orbite héliosynchrone, qui maintient une orientation constante par rapport au Soleil. Alternativement, les ingénieurs peuvent utiliser des propulseurs ou d’autres systèmes de propulsion pour effectuer des manœuvres périodiques de maintenance de l’orbite, qui corrigent les écarts par rapport à l’orbite souhaitée.
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Daniyal Suhail Malik
Aerospace Technology | Project Management | Consulting | Contract Management
Orbit perturbations in space are mitigated through propulsive maneuvers, active control systems, and precise orbit determination. Gravity assists, formation flying, and drag augmentation devices are also utilized. Onboard navigation and guidance systems ensure accurate orbit control. These strategies collectively enable spacecraft operators to maintain desired orbits efficiently and extend mission durations.
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Deepak Gaur
Lead Scientist | AI | CV | NLP | DS | Aerospace & Astronautics | Dynamical Systems | Astrodynamics | LinkedIn Top Voice 2024 - Aerospace Engineering, AI, Machine Learning, Data Science, Computer Vision, NLP
Mitigating gravitational field perturbations requires precise modelling of the gravitational field using mathematical equations or computational simulations. Additionally, employing techniques such as orbit correction manoeuvres, gravitational assist manoeuvres, or active control systems can help counteract the effects of perturbations and maintain desired trajectories. Furthermore, utilizing advanced navigation and guidance algorithms, along with robust sensor systems, can enhance the accuracy and reliability of spacecraft or satellites navigating within perturbed gravitational fields.
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Mohsen Azizi
MSc degree at Malik Ashtar University of Technology
Orbit perturbations can be mitigated through various methods such as periodic orbital corrections, thruster firings, reaction wheel desaturations, and utilizing gravitational assists from celestial bodies. Additionally, advanced control algorithms and onboard navigation systems can help in accurately predicting and compensating for perturbations.
La traînée atmosphérique est la force exercée par les molécules et les particules de la haute atmosphère sur le vaisseau spatial lors de son passage. La traînée réduit l’énergie orbitale du vaisseau spatial et le fait décroître avec le temps. Pour atténuer les perturbations de traînée atmosphérique, les ingénieurs peuvent concevoir la forme et le matériau de l’engin spatial de manière à minimiser sa section transversale et son coefficient de traînée, ce qui réduit la force de traînée. De plus, les ingénieurs peuvent utiliser des systèmes de contrôle d’attitude actif pour orienter l’axe de l’engin spatial le long de son vecteur vitesse, ce qui réduit le couple de traînée. De plus, les ingénieurs peuvent utiliser des propulseurs ou d’autres systèmes de propulsion pour effectuer des manœuvres de relance périodiques, ce qui augmente l’altitude orbitale et l’énergie du vaisseau spatial.
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Deepak Gaur
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Mitigating atmospheric drag perturbations involves careful orbit determination and prediction, taking into account atmospheric density variations and their effects on the spacecraft's motion. Additionally, employing altitude control systems, such as propulsion or drag sails, can help counteract the effects of atmospheric drag by adjusting the spacecraft's altitude or orientation to minimize drag forces. Furthermore, optimizing spacecraft design to reduce aerodynamic drag, using advanced aerodynamic modelling techniques, and implementing onboard navigation and guidance algorithms can enhance the spacecraft's resilience to atmospheric drag perturbations and maintain its desired trajectory more effectively.
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La pression de rayonnement solaire est la force exercée par les photons émis par le Soleil sur le vaisseau spatial lorsqu’il les réfléchit ou les absorbe. La pression de radiation modifie l’énergie orbitale et la quantité de mouvement de l’engin spatial, et induit également des couples sur son attitude. Pour atténuer les perturbations de la pression du rayonnement solaire, les ingénieurs peuvent concevoir la forme et le matériau de l’engin spatial pour équilibrer son centre de masse et son centre de pression, ce qui réduit le couple de rayonnement. De plus, les ingénieurs peuvent utiliser des systèmes de contrôle d’attitude actif pour orienter la surface de l’engin spatial perpendiculairement au Soleil, ce qui réduit la force de rayonnement. De plus, les ingénieurs peuvent utiliser des propulseurs ou d’autres systèmes de propulsion pour effectuer des manœuvres périodiques de maintenance de l’orbite, qui corrigent les écarts par rapport à l’orbite souhaitée.
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Deepak Gaur
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Mitigating solar radiation perturbations involves accurate modelling of the spacecraft's surface properties, orientation, and the intensity and direction of solar radiation. Additionally, employing attitude control systems, such as reaction wheels or thrusters, can help adjust the spacecraft's orientation to counteract the effects of solar radiation pressure. Furthermore, optimizing spacecraft design to minimize surface area exposed to sunlight, using deployable solar sails or reflective coatings, and implementing advanced trajectory optimization algorithms can enhance the spacecraft's resilience to solar radiation perturbations and maintain its desired trajectory with greater precision.
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Les perturbations du troisième corps sont les forces exercées par d’autres corps célestes, tels que la Lune et le Soleil, sur le vaisseau spatial lorsqu’ils l’attirent gravitationnellement. Les perturbations du troisième corps modifient les éléments orbitaux de l’engin spatial, tels que la longitude du nœud ascendant, l’argument du périgée et l’anomalie moyenne. Pour atténuer les perturbations du troisième corps, les ingénieurs peuvent concevoir l’orbite du vaisseau spatial pour qu’elle soit en résonance avec le mouvement du troisième corps, comme l’orbite géostationnaire, qui maintient une position constante par rapport à la Terre. Alternativement, les ingénieurs peuvent utiliser des propulseurs ou d’autres systèmes de propulsion pour effectuer des manœuvres périodiques de maintenance de l’orbite, qui corrigent les écarts par rapport à l’orbite souhaitée.
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Deepak Gaur
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Mitigating third body perturbations involves accurate modelling of the gravitational forces exerted by these celestial bodies on the spacecraft or satellite. Additionally, employing precise orbit determination techniques, such as numerical integration or analytical methods, can help predict and account for the effects of third body perturbations on the spacecraft's trajectory. Furthermore, utilizing optimal trajectory planning strategies, such as gravity assist manoeuvrers or trajectory corrections, can help mitigate the impact of third body perturbations and maintain the spacecraft's desired trajectory with greater stability and accuracy.
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Les perturbations à N corps sont les forces exercées par d’autres engins spatiaux ou des débris sur les mêmes orbites ou sur des orbites proches de l’engin spatial lorsqu’ils interagissent gravitationnellement avec lui. Les perturbations à N corps peuvent rendre l’orbite du vaisseau spatial instable, chaotique ou même entrer en collision avec d’autres objets. Pour atténuer les perturbations à N corps, les ingénieurs peuvent concevoir l’orbite du vaisseau spatial de manière à ce qu’elle soit séparée des autres objets par une distance de sécurité, ce qui réduit la probabilité de rencontres rapprochées. De plus, les ingénieurs peuvent utiliser des propulseurs ou d’autres systèmes de propulsion pour effectuer des manœuvres d’évitement des collisions, qui modifient l’orbite du vaisseau spatial pour éviter les impacts potentiels.
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Deepak Gaur
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Mitigating N-body perturbations involves sophisticated numerical techniques, such as numerical integration of the n-body equations of motion, to accurately model the complex gravitational interactions among multiple celestial bodies. Additionally, employing advanced orbit determination algorithms and precise navigation systems can help predict and compensate for the effects of N-body perturbations on the spacecraft's trajectory. Furthermore, implementing trajectory optimization strategies, such as trajectory corrections or orbital manoeuvres, based on real-time observations and feedback can enhance the spacecraft's resilience to N-body perturbations and maintain its desired trajectory with greater precision and stability.
Les effets relativistes sont les corrections de la mécanique newtonienne dues aux théories de la relativité générale et restreinte. Les effets relativistes provoquent un précession et un déplacement de l’orbite de l’engin spatial au fil du temps, ce qui entraîne des changements dans sa longitude de nœud ascendant, son argument de périgée et son anomalie moyenne. Pour atténuer les effets relativistes, les ingénieurs peuvent utiliser des méthodes analytiques ou numériques pour en tenir compte dans les modèles de détermination et de propagation de l’orbite, ce qui améliore l’exactitude et la précision de l’estimation et de la prévision de l’orbite. Alternativement, les ingénieurs peuvent utiliser des propulseurs ou d’autres systèmes de propulsion pour effectuer des manœuvres périodiques de maintenance de l’orbite, qui corrigent les écarts par rapport à l’orbite souhaitée.
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Deepak Gaur
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Mitigating relativistic perturbations involves incorporating relativistic corrections into the spacecraft's trajectory calculations and navigation systems. Additionally, employing precise relativistic modeling techniques, such as parametrized post-Newtonian formalism or numerical relativity simulations, can help accurately predict and account for the effects of general relativity on the spacecraft's motion. Furthermore, utilizing advanced navigation and guidance algorithms that take relativistic effects into account can help ensure the spacecraft maintains its desired trajectory with the highest possible precision, even in the presence of relativistic perturbations.
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