利用形状模型进行火卫一高阶重力场建模

摘要

火卫一重力场对探测器的轨道设计及在星体表面着陆等任务而言极其重要。由于缺少探测器轨道跟踪数据,利用形状模型正演计算了火卫一高至80阶次的高阶重力场模型。介绍了基于火卫一形状模型计算引力位的边长法、面积法和体积法3种方法。在计算过程中,将多面体模型所在参考系由行星体固坐标系转换为以质心为原点、坐标轴与主惯性轴重合的坐标系。所计算引力位在45~56 m2/s2范围间变化,整体分布呈现条带状变化,且在Stickney陨石坑附近出现极大值。解算得到相对于x、y、z轴的惯性矩分别为0.355 45、0.418 10和0.491 34,C20项为-0.029 395 4, C22项为0.015 254。通过比较20阶、50阶、80阶重力场所计算的加速度,得出高阶重力场系数对加速度有明显影响的结论。