Magnetic attitude control is a widely used spacecraft actuation system as it offers robust, reliable and low power attitude control. As of today, it is primarily used for polar orbits as reduced geomagnetic field variability causes diminished control authority in low-inclination orbits. This paper characterized the operational limits of such systems by identifying key figures of merit (mainly detumbling time and final attitude description) and analyzing their evolution as inclination goes from a quasi-polar sun-synchronous orbit to an equatorial orbit. If the use of magnetic attitude control was possible at lower inclination orbits, this would greatly help missions at such orbits by having a reliable and robust attitude control solution. High-fidelity simulations with variability of initial conditions (initial orbital parameters, residual magnetic moment, etc.) were ran in order to obtain general results. In addition, a theoretical stability analysis was completed in order to understand the origin of the degradation of control performance. This study showed that magnetic attitude control can be used for detumbling in low Earth orbits with an inclination as low as 35 degrees in less than 2 orbits. Moreover, it was shown that the final attitude is always with the axis of spin close the orbit normal (deviation always lower than 45 degrees). This work provided design guidelines for future Cubesat missions in low-inclination orbits, highlighting where magnetic-only control remains viable and where supplemental actuation (e.g., thrusters, reaction wheels) might become necessary.

Magnetisk attitydreglering är ett vanligt förekommande manövreringssystem för rymdfarkoster, eftersom det erbjuder robust, tillförlitlig och energisnål attitydreglering. I dagsläget används det främst för polära omloppsbanor, eftersom den minskade variationen I det geomagnetiska fältet leder till försämrad styrförmåga vid banor med låg inklination. Denna artikel karakteriserar de operativa gränserna för sådana system genom att identifiera viktiga prestationsmått (huvudsakligen inbromsningstid och slutlig attitydsbeskrivning) samt analysera hur dessa utvecklas när inklinationen går från en kvasi-polär solsynkron bana till en ekvatoriell bana. Om magnetisk attitydreglering vore möjlig vid lägre inklinationer skulle detta i hög grad gynna uppdrag i sådana omloppsbanor genom att erbjuda en tillförlitlig och robust lösning för attitydreglering. Numeriska simuleringar med variation av initiala förhållanden (initiala omloppsbane­parametrar, kvarvarande magnetiskt moment, m.m.) genomfördes för att erhålla generella resultat. Dessutom genomfördes en teoretisk stabilitetsanalys för att förstå ursprunget till försämringen av reglerprestanda. Studien visade att magnetisk attitydreglering kan användas för avbromsning i låga jordomloppsbanor med en inklination så låg som 35 grader, på mindre än 2 varv. Vidare visades att den slutliga attityden alltid är sådan att rotationsaxeln ligger nära banans normalvektor (avvikelsen är alltid mindre än 45 grader). Detta arbete tillhandahöll riktlinjer för framtida CubeSat-uppdrag i låg-inklinationsbanor, och belyste var magnetisk styrning ensamt förblir genomförbart och var kompletterande manöverdon (t.ex. manöverraketer och reaktionshjul) kan bli nödvändig.