太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星星等分析

王江磊 李明明

摘 要：文章分析太陽(yáng)同步軌道人造地球衛(wèi)星在不同條件下的在軌星等變化情況。文章精確分析太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行中，太陽(yáng)光與軌道面的夾角隨日期而變化，從而得到太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星的星等的變化情況。降交點(diǎn)地方時(shí)作為太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星重要參數(shù)，其對(duì)觀測(cè)星等的影響文章也做了相應(yīng)分析。

關(guān)鍵詞：人造衛(wèi)星；星等；太陽(yáng)同步軌道

中圖分類號(hào)：V2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）22-0026-02

Abstract： In this paper， the variations of orbiting magnitude of solar synchronous orbit artificial earth satellites under different conditions are analyzed. In this paper， the angle between the solar light and the orbit plane in the operation of the sun synchronous orbit satellite is analyzed accurately with the date， and the change of the magnitude of the sun synchronous orbit satellite is obtained. As an important parameter of the sun-synchronous orbit satellite， the influence of the local time of the nodal point on the observational magnitude of the satellite is also analyzed in this paper.

Keywords： artificial satellite； magnitude； sun-synchronous orbit.

引言

太陽(yáng)同步軌道（Sun-synchronousorbit）指的就是衛(wèi)星的軌道平面和太陽(yáng)始終保持相對(duì)固定的取向，軌道的傾角（軌道平面與赤道平面的夾角）接近90度，衛(wèi)星要在兩極附近通過(guò)，因此又稱之為近極地太陽(yáng)同步衛(wèi)星軌道。為使軌道平面始終與太陽(yáng)保持固定的取向，因此軌道平面每天平均向地球公轉(zhuǎn)方向（自西向東）轉(zhuǎn)動(dòng)0.9856度（即360度/年）。

傾角大于90°的太陽(yáng)同步軌道，可以俯瞰整個(gè)地球表面。氣象衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星一般都選取太陽(yáng)同步軌道，以使拍攝的地面目標(biāo)圖像最好。

1 衛(wèi)星星等公式

星等（magnitude）是衡量天體光度的量。在不明確說(shuō)明的情況下，星等一般指目視星等。為了衡量星星的明暗程度，天文學(xué)家創(chuàng)造出了星等這個(gè)概念[1]。星等值越小，星星就越亮；星等的數(shù)值越大，它的光就越暗。星等首先由古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯（Hipparchus）提出。

假設(shè)衛(wèi)星表面為漫反射面，衛(wèi)星反射面為平面。則其某一面反射太陽(yáng)光示意圖見圖1。M為反射面，面積為A，OO'為面M法線，E0為太陽(yáng)光照度，其入射角為θ1，觀測(cè)方向與法線夾角為θ2，觀測(cè)距離為R，觀測(cè)點(diǎn)G的光照度為E。

2 太陽(yáng)光對(duì)太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星反射面的夾角

太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星在軌正常運(yùn)行時(shí)，立方體形狀的衛(wèi)星對(duì)地面法線垂直地面，軌道切線與衛(wèi)星前表面垂直。

真太陽(yáng)沿黃道面運(yùn)動(dòng)，平太陽(yáng)沿赤道面運(yùn)動(dòng)。他們角速度相同，但由于黃赤夾角存在，導(dǎo)致赤經(jīng)差Δα（t）變化，周期為一年。同樣真太陽(yáng)的赤緯p（t）也有變化[3]。

圖2中圓弧ST對(duì)O的角度為p，AS對(duì)應(yīng)的角度為α，ε為黃赤夾角，AT對(duì)O的夾角為αs。

從圖3可以看出：在相同日期，降交點(diǎn)地方時(shí)的不同影響入射角的變化，降交點(diǎn)地方時(shí)越大，入射角就大，同時(shí)隨著降交點(diǎn)地方時(shí)的增大，入射角的變化幅度減??；同一衛(wèi)星在不同日期，入射角也不一樣，大約的秋分后十幾天，春分前十幾天，角度達(dá)到最小，而在夏至前后達(dá)到最大，另外一個(gè)極大值出現(xiàn)在冬至前后。

3 太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星星等分析

假設(shè)人造衛(wèi)星軌道傾角98.5°，衛(wèi)星外形為1×1×1m3，表面包覆材料反射率為0.2。

以觀測(cè)仰角70°為例，衛(wèi)星降交點(diǎn)地方時(shí)為6點(diǎn)，其星等隨日期變化情況見圖4。

衛(wèi)星降交點(diǎn)地方時(shí)為7點(diǎn)，其星等變化情況見圖5。

從圖4和圖5中可以看出，在相同觀測(cè)仰角情況下，星等的變化太陽(yáng)對(duì)軌道面入射角相關(guān)，且呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)：大約的秋分后十幾天，春分前十幾天，星等達(dá)到最小，而在夏至前后達(dá)到最大，另外一個(gè)極大值出現(xiàn)在冬至前后。

4 結(jié)束語(yǔ)

在觀測(cè)仰角相同時(shí)，太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星觀測(cè)星等隨日期而變，主要是因?yàn)樘?yáng)光對(duì)軌道面的入射角因日期而變。相同日期，降交點(diǎn)地方時(shí)越大，則星等稍大，但變化較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡可立.現(xiàn)代衛(wèi)星通信系統(tǒng)工程建設(shè)概預(yù)算與設(shè)計(jì)、施工技及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用手冊(cè)[M].北京：北京科技電子出版社，2005.

[2]陳東林.航空概論[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[3]過(guò)崇偉，等.航空航天技術(shù)概論[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2006.