On the use of controlled radiation pressure to send a satellite to a graveyard orbit

Abstract

A very important topic in modern astrodynamics is the removal of satellites from their orbits, after the end of their missions. In this work, we propose the use of the solar radiation pressure to change the orbital energy of a satellite, to remove it from the operational region to a graveyard orbit. A mechanism for changing the area-to-mass ratio of the satellite and/or its reflectivity coefficient is used to accomplish this task. We derive an analytical model to find the maximum eccen- tricity achieved during the removal trajectory, for different initial conditions for the argument of perigee and the longitude of the ascending node. After that, the best trajectories, i.e., trajectories with low eccentricity, are integrated using a numerical model. These low eccentricity trajectories are important because satellites with disposal orbits with low eccentricity pose a lower risk of crossing the operational region during the de-orbiting.

Un tema importante en la astrodinámica moderna es la remoción de satélites de sus órbitas al finalizar sus misiones. En este trabajo proponemos utilizar la presión de la radiación solar para modificar la energía orbital del satélite, y así alejarlo de la región operacional y enviarlo a una órbita “en el cementerio”. Para este propósito, se propone un mecanismo para cambiar la razón área-masa y/o la reflectividad del satélite. Obtenemos un modelo analítico para encontrar la máxima excentricidad alcanzada durante la trayectoria de remoción, para diferentes valores iniciales del argumento del perigeo y de la longitud del nodo ascendente. A continuación, las mejores trayectorias, esto es, las de menor excenticidad, se integran numéricamente. Estas trayectorias de baja excentricidad son importantes pues los satélites con ´orbitas de desecho de baja excentricidad tienen un menor riesgo de cruzar las regiones operacionales durante su eliminación.