由於一些因素的影響，衛星運動的實際軌道不斷發生不同程度地偏離克卜勒定律所確定的理想軌道的現象。這一現象稱為攝動。
衛星攝動是指由於地球質量分布不均勻和非球形對稱性、日月及其它星體的引力、大氣阻力、太陽光壓等因素引起衛星在理想軌道上的抖動。
基本介紹
- 中文名：衛星攝動
- 外文名：Satellite perturbation
產生原因,衛星攝動軌道,
產生原因
引起衛星軌道發生攝動的主要力學因素如下：
地球引力場的不均勻性
這是由於地球質量分布不均勻造成的。因為地球並不是一個十分均勻的球體，而是略呈橢球狀，地球的赤道半徑（約6378km）要比極半徑（南、北極到地心）長21km左右。另外，由於地形、地貌的不同，地球表面是起伏不平的，且地球內部的密度分布也不是完全均勻的，所有這些都使得地球的質量分布不均勻，地球四周等高處的引力不能保持常數。即使在靜止軌道上，地心引力仍然有微小的起伏。地心引力的這種不均勻性，導致衛星瞬時速度偏離理論值，產生攝動。
地球大氣層阻力
雖然衛星運動空間中大氣密度很低，但由於運動速度非常快，大氣層的阻力還是會對衛星產生一定的影響。對於高軌道衛星來說，由於它處於高度真空的環境中，故大氣層阻力的影響可不考慮。而對於較低軌道的衛星，大氣層阻力的影響不容忽略，它將使衛星的機械能受損，軌道逐漸下降。衛星軌道高度越低，遭受的大氣層阻力越大。
太陽、月球引力的作用
衛星繞地球運動時，除受到地球的引力影響外，還受到太陽和月球等其他天體的引力影響。對於低軌衛星，地球的引力占絕對優勢，太陽和月球的引力影響可以不予考慮。但隨著軌道高度的提高，雖然地球的引力仍占主導地位，但太陽和月球的引力對衛星運動的影響已不能再忽略。軌道越高，這種影響就越明顯。
太陽光壓
對於一般的小衛星來說，太陽光對衛星產生的壓力影響是可以忽略的；但對於需要產生大量電功率的衛星而言，由於太陽能電池帆板的表面積比較大，在計算攝動力時就必須要考慮到太陽光壓的影響。衛星接受太陽光照射的表面積越大、軌道高度越高，太陽光壓的影響就越明顯。對於新一代大功率通信和直播衛星，不得不考慮太陽光壓所引起的攝動力。
此外，地磁場對帶電衛星的作用、磁流體力學效應、地球輻射和衛星本身的高速自轉等因素也會對衛星的運動產生一定的影響。
解決衛星攝動的方法通常是根據衛星姿態，在適當的時機通過跟蹤遙控指令，利用星上的“位置保持噴射推進裝置”作及時調整。
衛星攝動軌道
把衛星圍繞地球的運動看作受地球中心力作用的質點運動(天體力學上稱為二體問題)並不完全符合實際情況。事實上，地球並不是理想的均勻球體，除地球引力外，衛星還受到月球和太陽的引力以及空氣阻力的作用。計及這些因素影響後的衛星運動稱為衛星攝動運動，其軌道參數是隨時變化的。
實際上施加於衛星上的力除中心引力場外還有太陽、月亮與其它星體的引力、大氣阻力、太陽的光壓作用和地磁場的影響等等。因此衛星的軌道不再是嚴格的橢凹，軌道平面也絕非一平如紙的平面，而且他在空間的方向也不是永遠不變的，這樣的軌道稱為“攝動軌道”。更具體說，攝動軌道概念認為：衛星在不同的時刻沿著不同的橢圓軌道運行，軌道參數每時都在變化，軌道參數的變化導致升交點繞極軸倒退，傾角改變，拱線旋轉，橢圓的形狀和大小都在變化，經過近地點的時刻也在改變，而且大氣阻力會使軌道高度愈來愈低。
衛星的攝動軌道雖不是橢圓，但根據某一瞬間的六個軌道參數，仍能用橢圓表示其軌道。例如在某一特定時刻t0，既可以把衛星看做在他的實際軌道上，又可以看做是在與t0相應時刻的軌道參數a0，e0，i0，
所確定的橢圓上，這個橢圓和實際軌道在這一點相切。因此，攝動過程可以看做是無攝動情況下某些參數的修正。
研究結果表明：上述作用於衛星上的各種力當小， 由地球重力場的異常部分因素引起的攝動為最大， 日、月引力和潮汐作用等攝動較小， 而大氣阻力對衛星的影響比起兒壓作用和電磁效應來說又要大。
