Energy cost analysis to station keeping for satellite formation type “TerraSAR-X - TanDEM-X”

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The maintenance of a given configuration of the satellite formation of the “TerraSAR-X - TanDEM-X” type is considered. It is assumed that the master satellite performs only maneuvers to maintain the working orbit, and the slave satellite performs identical maneuvers to maintain the working orbit and additionally performs maneuvers to maintain a given relative configuration of the group. For the working orbit of the master satellite, the dependence of the total characteristic velocity costs for maintaining a large semi-axis, eccentricity, inclination, and their various combinations on the maintenance accuracy is studied. The minimum limits of accuracy at which maneuvering is not required are set for each of the elements. This study is general in nature and allows future missions to be planned, providing the necessary trade-offs between the accuracy of maintenance and the total characteristic speed costs that increase as maintenance accuracy increases. Also, a study of the energy costs of relative maintenance, provided that the engines of the master and slave satellites operate almost the same. It is shown that the relative maintenance requires significantly lower fuel costs, even with the accuracy required in the project. The software product developed for this study is of universal application and will be used to investigate the cost of maintaining a more complex system of four satellites, in which three satellites rotate relative to the base satellite.

About the authors

Andrey A. Baranov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University); Keldysh Institute of Applied Mathematics Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nikita145@yandex.ru

leading researcher at KIAM RAS, Professor at the Department of Mechanics and Mechatronics of Institute of Space Technologies at Academy of Engineering in RUDN University, PhD (Physics and Mathematics)

6 Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117198, Russian Federation; 4 Miusskaya Sq., Moscow, 125047, Russian Federation

Nikita V. Chernov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: nikita145@yandex.ru

senior lecturer at the Department of Mechanics and Mechatronics of Institute of Space Technologies at Academy of Engineering in RUDN University

6 Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. Marec JP. Optimal Space Trajectories. Studies in Astronautics. 1979;1:329.
  2. Jones JB. Optimal Rendezvous in the Neighborhood of a Circular Orbit. Journal of the Astronautical Sciences. 1976;XXIV(1):55–90.
  3. Baranov AA. Numerical and analytical determination of the parameters of multi-turn rendezvous maneuvers spacecrafts in close nearly circular non-complanar orbits. Space research. 2008;46(5):430–439. (In Russ.)
  4. Damario L, Bollman W, Lee W, Roncoli R, Smith J. Mars Orbit Rendezvous Strategy for the Mars 2003/2005 Sample Return Mission. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference (Girwood, Alaska, 16–19 August 1999). Paper AAS 99-306. pp. 1–19.
  5. Ocampo C, Guinn J, Breeden J. Rendezvous options and dynamics for the Mars sample return mission. AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference. Paper AAS 01-415. 2001. pp. 1–20.
  6. Baranov AA, Baranov AA. Algorithm of calculation of parameters of maneuvers of formation of satellite systems. Space researches. 2009;47(3):256–262. (In Russ.)
  7. Razoumny VYu, Baranov AA. Planning for on-orbit servicing of various satellite systems. RUDN Journal of Engineering Researches. 2016;17(4):16–26. (In Russ.)
  8. Boutonnet A, Baranov AA, Martinot V, Escudier B, Noailles J. Optimal Small Formation Flying Initialization in Circular Orbit. Proceedings of the 17th International Symposium on Space Flight Dynamics (16–20 June 2003). Moscow; 2003. pp. 83–96.
  9. Boutonnet A, Martinot V, Baranov A, Escudier B. Optimal Invariant Spacecraft Formation Deployment with Collision Risk Management. Journal of Spacecraft and Rockets. 2005;42(5):913–920.
  10. Mozhaev GV. Decision of some problems of optimization of processes of relative correction of motion of satellite systems. Part I. Space researches. 2001;39(5): 518–530. (In Russ.)
  11. Mozhaev GV. Decision of some problems of optimization of processes of relative correction of motion of satellite systems. Part. II. Space researches. 2001; 39(6): 634–647. (In Russ.)
  12. Krieger G, Moreira A, Fiedler H, Hajnsek I, Eineder M, Zink M, Werner M. TanDEM-X: A Satellite Formation for High Resolution SAR Interferometry. FRINGE 2005 Workshop, ESA/ESRIN (Frascati, Italy, 28 November – 2 December 2005). Available from: http://earth.esa.int/fringe2005/proceedings/papers/382_krieger.pdf
  13. Krieger G, Moreira A, Fiedler H, Hajnsek I, Werner M, Younis M, Zink M. TanDEM-X: A Satellite Formation for High-Resolution SAR Interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2007; 45(11):3317–3341.
  14. Edelbaum TN. Minimum Impulse Transfer in the Vicinity of a Circular Orbit. Journal of the Astronautical Sciences. 1967;XIV(2):66–73.
  15. Baranov AA. The maneuvering of the spacecraft in the vicinity of a circular orbit. Moscow: Sputnik+ Publ.; 2016. (In Russ.)
  16. Baranov AA. An Algorithm for Calculating the Parameters of Multi-orbit Maneuvers in Remote Guidance. Cosmic research. 1990;28(1):69–76. (In Russ.)
  17. Baranov AA. Geometric Solution of the Problem of a Rendezvous on Close Nearly Circular Coplanar Orbits. Space research. 1989;27(6):808–816. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».