Navigation satellites are known from numerical studies to reside in a dynamically sensitive environment, which may be of profound importance for their long-term sustainability. We derive the fundamental Hamiltonian of GNSS dynamics and show analytically that near-circular trajectories lie in the neighborhood of a Normally Hyperbolic Invariant Manifold (NHIM), which is the primary source of hyperbolicity. Quasi-circular orbits escape through chaotic transport, regulated by the NHIM's stable and unstable manifolds, following a power-law escape time distribution $P(t) \sim t^{-α}$, with $α\sim 0.8 - 1.5$. Our study is highly relevant for the design of satellite disposal trajectories, using manifold dynamics.
Origin of the chaotic motion of the Saturnian satellite Atlas
我们重新审视阿特拉斯的动态。使用卡西尼国际空间站2004年2月至2013年8月的天体测量观测,库珀等人(2015年)发现了阿特拉斯目前受到54:53共转偏心率共振(CER)和54:53林德布拉德偏心率共振(LER)的干扰。他们证明了阿特拉斯的轨道是混沌的,李雅普诺夫时间为10年,这是与普罗米修斯的耦合共振相互作用(CER/LER)的直接结果。在这里,我们使用CoraLin分析模型(El Moutamid et al. 2014)研究了两种共振之间的相互作用,表明混沌区几乎填满了卫星轨道所占据的所有共转位置。四个70:67的半圆型平均运动与潘多拉的共振也是重叠的,但这些共振的影响要弱得多。频率分析使我们能够突出54:53共振之间的耦合,并确认一个简化的系统,包括由于普罗米修斯和土星的扁率的扰动只捕捉到动力学的基本特征。
Saturn's inner satellites : orbits, masses and the chaotic motion of Atlas from new Cassini imaging observations
我们提出了数值推导的轨道和质量估计的土星内部卫星,阿特拉斯,普罗米修斯,潘多拉,Janus和Epimetheus从适合2580新的卡西尼国际空间站天体测量观测跨越2004年2月至2013年8月。这些意见载于补充表格。我们估计GM_ Atlas=0.384+/-0.001 x 10^(-3 km ^3s ^(-2),这个值比之前公布的估计值小13%,但不确定性降低了一个数量级。我们还发现GM_ Prometheus=10.677+/-0.006x10 ^(-3 km ^3s ^(-2),GM_Pandora=9.133+/-0.009x10 ^(-3 km ^3s ^(-2),GM_Janus=126.51+/-0.03x10 ^(-3 km ^3s ^(-2)和GM_Epimetheus=35.110+/-0.009x10 ^(-3 km ^3s ^(-2),与先前公布的值一致,但不确定性也显著降低。我们表明,阿特拉斯目前是在54:53共同旋转偏心共振(CER)和54:53内林德布拉德(ILR)与普罗米修斯共振振动,使其成为耦合CER-ILR系统的最新例子,与土星卫星Anthe,Aegaeon和Methone,可能是海王星的环弧。我们进一步证明阿特拉斯的轨道是混乱的,李雅普诺夫时间约为10年,并表明其混乱行为是与普罗米修斯耦合共振相互作用的直接结果,而不是已知的混乱相互作用的间接影…
Autonomous Orbit Determination Analysis of a Conceptual Cislunar Navigation Constellation based on Inter-Satellite Range Measurement
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University(南京大学天文与空间科学学院);Institute of Space Environment and Astrodynamics, Nanjing University(南京大学空间环境动力学研究所);Institute of Telecommunication and Navigation Satellites, China Academy of Space Technology(中国航天科技集团通信导航卫星总体部)