軌道保持（orbit keeping） 利用太空飛行器上的動力裝置調整太空飛行器的速度，修正軌道參數，使太空飛行器運行軌道與標準軌道的偏離量限制在給定範圍內（常以星下點的偏離值來表征）。對不同高度的太空飛行器，軌道保持的方法也不相同。
基本介紹
- 中文名：軌道保持
- 外文名：orbit keeping
發展,
利用衛星上的動力調整衛星的速度，修正軌道參數，使衛星運行軌道與標準軌道的偏離量限制在給定範圍內(常以星下點的偏離值來表征)。對不同高度的衛星，軌道保持的方法也不相同。
近地觀測衛星的軌道保持近地觀測衛星常採用太陽同步軌道和回歸軌道。通常用星下點軌跡在赤道上相對於標準軌跡的橫向偏離量表示軌道的漂移，這一橫向偏離量與軌道半長軸的偏差和軌道傾角的偏差有關。影響軌道半長軸變化的主要攝動因素是大氣阻力，它使衛星軌道的半長軸逐漸減小，軌道周期逐漸縮短。因此實際星下點軌跡比標準軌道的星下點軌跡提前穿過赤道。如果在赤道上觀測，實際軌道的星下點則相對於標準星下點向東漂移。當星下點軌跡在赤道上向東漂移到允許邊界時，控制系統使衛星上的某個特定的噴管噴氣，產生速度增量，使衛星加速運行。所獲得的速度增量必須足夠大，使修正後的軌道半長軸和相應的軌道周期大於標準值。這樣，在赤道上的星下點軌跡將離開東邊界而向西漂移。為了節省燃料，須對修正軌道的速度增量值進行優選，使得當赤道上的星下點軌跡漂移到西邊界時，不再繼續向西漂移，而開始向東漂移。當到達東邊界時再次噴氣，調整衛星的速度。
發展
地球非球形所引起的攝動使軌道平面繞地軸轉動，只要保證衛星入軌點的精度，使軌道平面繞地軸轉動的速率與地球繞太陽公轉的速率相等，就可獲得太陽同步軌道。入軌時軌道傾角的小量誤差使星下點橫向偏離量不斷積累。為了補償這種橫向偏移，一般採用偏置半長軸的方法而不採用傾角修正法。因為後者所需的速度增量很大，消耗的燃料很多。
地球靜止衛星的軌道保持地球靜止衛星的標準星下點在赤道上某個指定的位置（定點位置）上，因此靜止衛星的軌道保持又稱位置保持。位置保持的好壞用定點精度衡量。
地球非球形攝動使靜止衛星在赤道上空的漂移運動有4個平衡點,其中兩個是穩定的平衡點，另外兩個是不穩定的平衡點。衛星受到的切向攝動力指向離衛星較近的穩定平衡點，衛星在穩定平衡點的兩側作長周期漂移運動。在狹小的位置保持範圍內，靜止衛星受到的切向攝動力是單方向的。如果切向攝動力向西，軌道半長軸便不斷減小，軌道周期比同步（軌道）周期短，衛星就向東漂移。當漂移到東邊界時,衛星要產生速度增量,使衛星向西漂移。這樣反覆調整，使衛星處於平衡點附近的允許值內。
在太陽輻射壓力的作用下，衛星在靜止軌道上每運行一圈中，就有半圈受到加速作用，而在另外半圈中受到減速作用。軌道周期仍與地球自轉周期相同，但在這一攝動下軌道變成橢圓形，從而導致衛星每天在東西方向上來回漂移一次，漂移的範圍等於偏心率的兩倍。當偏心率超過允許值時，須將軌道圓化。這時需要在軌道的遠地點和近地點分別進行一次切向噴氣。
太陽引力和月球引力對靜止衛星的攝動使靜止衛星的軌道偏離地球赤道面，導致衛星每天在南北方向上來回漂移一次。漂移的範圍等於軌道傾角。修正軌道傾角的方法是在軌道與赤道的交點處進行法向噴氣。在升交點（見軌道要素），噴氣方向向北；在降交點，噴氣方向向南。
位置保持有自主保持和非自主保持兩類。目前大多數通信衛星的位置保持採用非自主方式。軌道保持所消耗的燃料與軌道修正所需的速度增量成正比。在攝動力作用下，衛星的漂移特性與實際軌道參數有關。軌道修正的控制效率與修正時刻衛星的位置有關。因此，軌道保持的最優策略問題可歸結為：選擇修正的時刻和設定修正後初始軌道的參數，使衛星在攝動力作用下停留在給定漂移範圍內的時間最長；或者根據給定的停留時間使燃料消耗最少。
