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Articulo de referencia

Modelos de perturbaciones simplificados

Los modelos de perturbaciones simplificadas son un conjunto de cinco modelos matemáticos (SGP, SGP4, SDP4, SGP8 y SDP8) que se utilizan para calcular los vectores de estado orbi...

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Los modelos de perturbaciones simplificadas son un conjunto de cinco modelos matemáticos (SGP, SGP4, SDP4, SGP8 y SDP8) que se utilizan para calcular los vectores de estado orbital de satélites y desechos espaciales con respecto al sistema de coordenadas inerciales centrado en la Tierra . Este conjunto de modelos se suele denominar colectivamente SGP4 debido a la frecuencia de uso de dicho modelo, en particular con conjuntos de elementos de dos líneas producidos por NORAD y la NASA .

Estos modelos predicen el efecto de las perturbaciones causadas por la forma de la Tierra, el arrastre, la radiación y los efectos gravitatorios de otros cuerpos como el sol y la luna. [ 1 ] [ 2 ] Los modelos simplificados de perturbaciones generales (SGP) se aplican a objetos cercanos a la Tierra con un período orbital inferior a 225 minutos. Los modelos simplificados de perturbaciones del espacio profundo (SDP) se aplican a objetos con un período orbital superior a 225 minutos, lo que corresponde a una altitud de 5877,5  km, suponiendo una órbita circular. [ 3 ]

Los modelos SGP4 y SDP4 se publicaron junto con código de ejemplo en FORTRAN IV en 1988, con mejoras respecto al modelo original para manejar el mayor número de objetos en órbita desde entonces. SGP8/SDP8 introdujo mejoras adicionales para manejar la desintegración orbital . [ 3 ]

El modelo SGP4 tiene un error de ~1  km en cada época y crece a razón de ~1–3  km por día. [ 3 ] Estos datos se actualizan con frecuencia en las fuentes de la NASA y NORAD debido a este error. El modelo SGP original fue desarrollado por Kozai en 1959, refinado por Hilton y Kuhlman en 1966 y fue utilizado inicialmente por el Centro Nacional de Control de Vigilancia Espacial (y posteriormente por la Red de Vigilancia Espacial de los Estados Unidos ) para el seguimiento de objetos en órbita. El modelo SDP4 tiene un error de 10  km en cada época. [ 1 ]

Los modelos de espacio profundo SDP4 y SDP8 utilizan únicamente ecuaciones de arrastre simplificadas. La precisión no es una preocupación importante en este caso, ya que los satélites con alto arrastre no permanecen en el "espacio profundo" por mucho tiempo, pues la órbita se vuelve rápidamente más baja y casi circular. SDP4 también añade perturbaciones gravitatorias lunares-solares a todas las órbitas, y términos de resonancia terrestre específicamente para órbitas geoestacionarias de 24 horas y órbitas Molniya de 12 horas . [ 2 ]

Se desarrollaron y publicaron revisiones adicionales del modelo en 2010 por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA para apoyar el seguimiento de la misión SeaWiFS y la Instalación de Información Auxiliar y de Navegación del Laboratorio de Propulsión a Chorro para apoyar el Sistema de Datos Planetarios para fines de navegación de numerosas misiones, principalmente en el espacio profundo. [ 1 ] [ 4 ] Las bibliotecas de código actuales [ 5 ] [ 6 ] utilizan algoritmos SGP4 y SDP4 fusionados en una única base de código en 1990 [ 7 ] manejando el rango de períodos orbitales que generalmente se denominan genéricamente SGP4. [ 7 ]

Referencias

  1. 1 2 3 Miura, Nicholas Zwiep (2009). "COMPARACIÓN Y DISEÑO DE MODELOS DE PERTURBACIÓN GENERALES SIMPLIFICADOS" . Universidad Estatal Politécnica de California, San Luis Obispo .
  2. 1 2 Hoots, Felix R.; Ronald L. Roehrich (31 de diciembre de 1988). "Modelos para la propagación de conjuntos de elementos del NORAD" (PDF) . Informe Spacetrack del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (3) . Recuperado el 5 de septiembre de 2023 .
  3. 1 2 3 Vallado, David A.; Paul Crawford; Richard Hujsak; TS Kelso (agosto de 2006). "Revisión del informe Spacetrack n.° 3" (PDF) . Conferencia de especialistas en astrodinámica . doi : 10.2514/6.2006-6753 . ISBN 978-1-62410-048-2Consultado el 5 de septiembre de 2023 .
  4. ↑ "Sistema de Datos Planetarios" . Dirección de Misiones Científicas de la NASA . Consultado el 5 de septiembre de 2023 .
  5. ↑ Kelso, Dr. TS "CelesTrak: Publicaciones [ AIAA 2006-6753 ] " . www.celestrak.com . Celestrak . Consultado el 15 de abril de 2019 .
  6. ↑ Gray, Bill (30 de marzo de 2019). "sat_code: Código para el modelo de movimiento del satélite SGP4/SDP4" . Github . Recuperado el 15 de abril de 2019 .
  7. 1 2 Vallado, David A; Crawford, Paul; Hujsak, Richard. "Revisando el informe Spacetrack n.° 3: Rev 1" (PDF) . Celestrak . AIAA . Consultado el 15 de abril de 2019 .

Código fuente para implementaciones de algoritmos e interpretación de TLE en algunos casos:

  • δSGP4 Una reformulación diferenciable de SGP4 basada en PyTorch que proporciona gradientes de estados orbitales para estimación, análisis de sensibilidad e integración de ML.
  • astroz Una implementación de sgp4 basada en Zig con enlaces adicionales para Python y funcionalidades astrodinámicas adicionales.
  • python-sgp4 Una implementación en Python del modelo sgp4 con descarga automática de elementos TLE de la base de datos de NORAD.
  • PHP5 basado en Gpredict
  • Java: SDP4 y predict4java
  • C++, FORTRAN, Pascal y MATLAB .
  • go-satellite: Implementación en GoLang del modelo SGP4 y utilidades auxiliares.