近地轨道电磁编队飞行相对轨道动力学建模

侯振东，曹喜滨，张锦绣

(哈尔滨工业大学 卫星技术研究所，150080 哈尔滨，hzd1988120@126.com)

卫星编队飞行技术是近几年提出的空间科学领域的新技术，具备系统成本低、性能好、可靠性高和适应性强等优点.但由于地球扁率、大气阻力等影响，通常需要附加作用力与力矩对成员卫星的相对位置与姿态进行控制.传统采用的喷气推进由于能量消耗，影响编队飞行寿命，且推力器排出的羽流可能污染邻近卫星的光学器件表面.而电磁编队飞行(EMFF)利用通电线圈产生的电磁力来实现编队构型的保持与控制，并由太阳能提供机动能量，且不存在羽流污染，在编队飞行中将会有很大的应用前景.

自电磁编队飞行的概念提出以来，国内外学者进行了先期探索和研究，取得了部分成果.其中，Schweighart［1］提出了近场、中场和远场三种电磁力模型.Hashimoto［2］与Kaneda［3］等分析了低地球轨道(LEO)的电磁编队飞行动力学模型，并对在同一平面运行的相对距离固定的双星系统进行了详细分析.Elias［4］提出了电磁编队飞行的通用非线性动力学模型，对卫星星体、飞轮、电磁体以及飞轮和星体的连接部分都建立了数学模型.Elias［5］还研究了稳定旋转的双星系统动力学，该双星系统绕其质心旋转，同时径向距离保持恒定，维持这种运动的径向力由电磁力提供，在论述中作者将非线性动力学模型在理想轨迹附近线性化，并进行了稳定性分析.

本文假设编队系统中每颗卫星都安装3 个正交的通电线圈，通过改变……