Einfluss des direkten Strahlungsdrucks der Sonne auf CHAMP

Abstract

Das Ziel dieser Studienarbeit ist die Untersuchung des Einflusses des Solardrucks auf die SWARM-Satellitenmission. Da die ersten SWARM-Messungen jedoch erst Ende 2010 zu erwarten sind, werden aufgrund ihrer großen Ähnlichkeit die Daten und das Makromodell der CHAMP Mission verwendet. Zur Berechnung des Solardrucks wird die Entfernung zwischen Sonne und Satellit bestimmt und mögliche Durchgänge durch den Erdschatten berücksichtigt. Die erforderlichen Parameter werden mittels der Positionen der Sonne, der Erde und des Satelliten bestimmt. Außerdem wird auch die Variabilität der Solarkonstante miteinbezogen. Für eine genauere Bestimmung muss zusätzlich die Form, die Masse und die Orientierung des Satelliten bezüglich der Sonne sowie seine Oberflächeneigenschaften berücksichtigt werden. Für den CHAMP-Satelliten hat der ermittelte Solardruck einen Betrag im den Bereich 3,10*10^-9 bis 9,08*^10-8 m/s². Darüber hinaus wird der Einfluss der verschiedenen Parameter auf dem ermittelten Solardruck untersucht. Es wird gezeigt, dass die Variation der Satellitenquerschnittsfläche den größte Einfluss aufweist. Der kleinste Einfluss wird von der Variation der Solarkonstante verursacht, da dieser Parameter durch die Lichtgeschwindigkeit reduziert wird. Folglich muss die Form und Orientierung des Satelliten genau modelliert und berücksichtigt werden.

This paper studies the influence of the direct solar radiation pressure on the SWARM-satellite mission which will be launched in October 2010. Due to the lack of measurements of the SWARM mission, data and observations from the CHAMP satellite mission are used for the investigations in this study instead. In the calculation of the direct solar pressure, the position vectors of the sun, the Earth and the satellite in an inertial geocentric system are needed. Possible passages through the Earth shadow need to be taken into account. For precise calculations, the form, size, mass and the orientation of the satellite with respect to the sun and the fluctuation of the solar flux need to be considered as well. The resulting accelerations caused by the direct solar radiation pressure has a magnitude of 3.10*10^-9 to 9.08*10^-8 m/s². The influence of each parameter is also analyzed. It is shown that the maximum influence is caused by the variation of the satellite cross section in the direction of the sun. Therefore, a precise modeling of the satellite surface and orientation is most important.