低轨航天器弹道系数估算及热层大气模型误差分析

摘要

利用低轨(LEO)航天器在轨期间两行轨道根数(TLEs)数据,结合经验大气密度模型NRLMSISE00,反演计算得到其在轨期间的弹道系数B',以31年B'的平均值代替弹道系数真值,分别通过标准球形目标卫星对比以及物理参数基本相同的非球形目标卫星对比,对弹道系数真值进行了检验;利用不同外形目标卫星弹道系数在不同太阳活动周内的变化规律,结合太阳和地磁活动变化,估计经验大气密度模型的误差分布.结果表明,利用反演弹道系数31年的平均值来代替真值,其在理论值的正常误差范围内;大气密度模型误差在210～526 km高度范围内存在相同的变化趋势,且模型误差随高度增加而增大;在短周期内B'变化与太阳活动指数F10.7存在反相关性;密度模型不能有效模拟2008年出现的大气密度异常低.以上结果表明,经验大气密度模型结果需要修正,尤其是在太阳活动峰年和谷年,此外,磁暴期间模型误差的修正对卫星定轨和轨道预报等也具有重要意义.