A study of stochastic properties of the mid-altitude region of motion of global navigation system satellites
The study of the stochastic properties of the mid-altitude region of motion of global navigation system satellites at low and moderate area-to-mass ratios (0.001, 0.01, and 0.1 m2/kg) is performed based on the numerical simulation results. The behavior of the integrated autocorrelation functions for the semi-major axis and Kholshevnikov metric is considered. The Kholshevnikov metric is specified in the three-dimensional factor space of the positional orbit elements. The initial orbits are assumed to be close to circular orbits with an eccentricity of 0.0001. The initial inclination is chosen according to the semi-major axis of the orbit: 64.8° near the GLONASS system, 55° near the GPS and BeiDou systems, and 56° near the Galileo system. The initial longitude of the ascending node is varied with a 90° step. The dependence of the integrated autocorrelation function on the initial semi-major axis of object's orbit is analyzed. The occurrence of stochastic evolution grows with an increase in the initial inclination and semi-major axis of the orbit due to luni-solar perturbations. The attributes of stochastic behavior are revealed even at small area-to-mass ratios corresponding to the satellites. It can be concluded that the estimates of the integrated autocorrelation function significantly depend on the initial orientation of the orbit plane with respect to the direction to the Sun. This should be considered when selecting orbits for the disposal of deactivated satellites of global navigation systems.
Keywords
global navigation satellite systems,
area-to-mass ratio,
stochastic motion,
orbital evolution,
integrated autocorrelation functionAuthors
| Kuznetsov Eduard D. | Ural Federal University | eduard.kuznetsov@urfu.ru |
| Smagina Ekaterina S. | Ural Federal University | Ekaterina.Smagina@urfu.me |
| Zhmakin Ivan S. | Ural Federal University | zhmakin01@bk.ru |
| Urazaev Tavriz R. | Ural Federal University | urazaev11@list.ru |
Всего: 4
References
Rosengren A.J., Skoulidou D.K., Tsiganis K., Voyatzis G. Dynamical cartography of Earth satellite orbits // Advances in Space Research. 2019. V. 63. P. 443-460. 10.1016/ j.asr.2018.09.004.
Бордовицына Т.В., Александрова А.Г., Чувашов И.Н. Комплекс алгоритмов и программ для исследования хаотичности в динамике искусственных спутников Земли // Известия вузов. Физика. 2010. № 8/2. С. 14-21.
Томилова И.В., Блинкова Е.В., Бордовицына Т.В. Особенности динамики объектов, дви жущихся в окрестности резонанса 1:3 с вращением Земли // Астрономический вестник. 2019. Т 53, №5. С. 323-338.
Александрова А.Г., Блинкова Е.В., Бордовицына Т.В., Попандопуло Н.А., Томилова И.В. Вековые резонансы в динамике объектов, движущихся в областях LEO-MEO околоземного орбитального пространства // Астрономический вестник. 2021. Т 55, № 3. С. 272-287.
Блинкова Е.В., Бордовицына Т.В. Исследование динамики области орбитальных резо нансов высоких порядков // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 79. С. 58-68.
Бордовицына Т.В., Томилова И.В., Чувашов И.Н. Вековые резонансы как источник воз никновения динамической хаотичности в долговременной орбитальной эволюции неуправляемых объектов спутниковых радионавигационных систем // Астрономический вестник. 2014. Т. 48, № 4. С. 280-289.
Rosengren A.J., Alessi E.M., Rossi A., Valsecchi G.B. Chaos in navigation satellite orbits caused by the perturbed motion // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2015. V. 449, is. 4. P. 3522-3526.
Kuznetsov E.D., Avvakumova E.A. Dynamical evolution of space debris in the vicinity of GNSS regions // Acta Astronautica. 2019. V. 158. P. 140-147.
Томилова И.В., Красавин Д.С., Бордовицына Т.В. Динамическая структура околоземного орбитального пространства в области резонанса 1:2 со скоростью вращения Земли // Астрономический вестник. 2020. Т 54, № 4. С. 337-348.
Бордовицына Т.В., Томилова И.В., Чувашов И.Н. Влияние вековых резонансов на долговременную орбитальную эволюцию неуправляемых объектов спутниковых радионавигационных систем в области MEO // Астрономический вестник. 2012. Т. 46. С. 356368.
Wytrzy.szczak I., Breiter S., Borczyk W. Regular and chaotic motion of high altitude satellites // Advances in Space Research. 2007. V. 40. P. 134-142.
Kholshevnikov K.V., Kokhirova G.I., Babadzhanov P.B., Khamroev U.H. Metrics in the space of orbits and their application to searching for celestial objects of common origin // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2016. V. 462. P. 2275-2283.
Anselmo L., Pardini C. Dynamical evolution of high area-to-mass ratio debris released into GPS orbits // Advances in Space Research. 2009. V. 43. P. 1491-1508.
