Flight Dynamics Software Industrialisation for Inclined Orbits
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Industrialisering av flygdynamikmjukvara för lutande satellitbanor (Swedish)
Abstract [en]
The geostationary orbit has many applications for Earth observation and telecommunications. Like all satellites, spacecraft in this type of orbit are affected by perturbations. These perturbations can modify the satellites trajectories and, without control, deviate them from their target position. In order for these spacecraft to keep their target orbit, station keeping manoeuvres are required. These orbital manoeuvres are performed by thrusters − electrical or chemical − and are thus platform dependent. As part of the ground segments, Flight Dynamics Software programs are used to plan these manoeuvres, taking into account perturbations and orbital propagation – which is the prediction of the orbital evolution of the satellites – as well as the specific spacecraft configuration. Telecommands are then sent periodically to the spacecraft through the ground stations to execute the manoeuvres. Part of the manoeuvres goal is to control the inclination drift, but during the end-of-life of the spacecraft it is also possible to save some fuel − and thus increase the mission lifetime − by not controlling the inclination anymore. In this paper, inclined orbit station keeping strategy and algorithms are developed to an industrial level for a specific spacecraft platform: the SpaceBus Neo, a geostationary platform developed by Thales Alenia Space within ESA’s Neosat program. Additionally, some inclined orbits produced by the developed software are presented and analysed.
Abstract [sv]
Den geostationära omloppsbanan har många tillämpningar för jordobservation och telekommunikation. Liksom alla satelliter påverkas rymdfarkoster i denna typ av omloppsbana av störningar. Dessa störningar kan modifiera satellitbanorna och, utan reglering, avvika dem från deras målbanor. För att dessa rymdfarkoster ska behålla sina målbanor krävs kontinuerligt olika manövrar. Dessa omloppsmanövrar utförs av drivraketer – elektriska eller kemiska – och är därför beroende av typ av satellit. Som en del av marksegmenten används flygdynamikmjukvara för att planera dessa manövrar, med hänsyn till störningar och banpropagering – vilket är förutsägelsen av satelliternas banförändring – såväl som den specifika rymdfarkostens konfiguration. Telekommandon skickas sedan periodiskt till rymdfarkosten genom markstationerna för att utföra manövrarna. En del av manövrarnas mål är att reglera lutningsförändringen, men under slutet av farkostens livslängd är det också möjligt att spara lite bränsle – och därmed öka uppdragets livslängd – genom att inte längre reglera lutningen. I det här dokumentet utvecklas strategier och algoritmer för att behålla en lutande omloppsbana till en industriell nivå för en specifik rymdfarkostplattform: SpaceBus Neo, en geostationär plattform utvecklad av Thales Alenia Space inom ESA:s Neosat-program. Dessutom presenteras och analyseras några lutande banor som produceras av den utvecklade programvaran.
Place, publisher, year, edition, pages
2023.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2023:02
Keywords [en]
flight, dynamics, software, FDS, geostationary, orbit, station, keeping, uncontrolled, inclination.
National Category
Aerospace Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-324283OAI: oai:DiVA.org:kth-324283DiVA, id: diva2:1739387
External cooperation
Thales Alenia Space
Subject / course
Space Technology
Educational program
Master of Science - Aerospace Engineering
Supervisors
Examiners
2023-02-242023-02-242023-02-24Bibliographically approved