天王星の衛星チタニアに関する長期自然軌道のマッピング

天王星最大の衛星チタニアを長期間観察するための周回軌道の考察。５大衛星では一番離れてるとはいえ地球と月の間の1.15倍。天王星の引力で軌道を曲げられるんだろうな。以下、機械翻訳。
天王星の衛星チタニアに関する長期自然軌道のマッピング
投稿日:2022年3月28日
近接した極軌道と円軌道は、自然衛星の探査に大きな関心を寄せています。天王星の最大の衛星であるチタニアの周りの軌道を調査する文献にはまだ研究はありません。本研究では、チタニア周辺の探査機の長期軌道を得るために行った一連の数値シミュレーションの結果を提示する。重力ポテンシャルを2次まで拡大することで、チタニアの係数$C_{22}$、ゾーン係数$J_2$、天王星の重力摂動による重力場の非対称性が考えられる。$J_2$と$C_{22}$の値に誤差が生じる可能性のあるライフタイム感度の分析は、重回帰モデルを使用して調査されます。さまざまな離心率値に対してシミュレーションが実行され、ライフタイムマップが構築されました。この結果は、低高度および近周軌道は、天王星の擾乱とチタニアの重力係数のバランスにより、寿命が長いことを示している。この結果はまた、近点の経度 ($\omega$) と昇順ノードの経度 ($\Omega$) のゼロ以外の値が、$\omega= \Omega=0^\circ$ の場合と比較して、寿命を最大 8 倍に延ばすために不可欠であることを示しています。また、離心率が $10^{-3}$ の軌道が $J_2$ と $C_{22}$ の値の誤差の影響を最も受けることも示しています。


キーワード：軌道; 一生; 天体力学; 宇宙力学; 数値シミュレーション; 惑星衛星


図1.e= 0の場合の対Iの図：（a）天王星からの影響のみを考慮。 （b）含む
サードボディとチタニアのJ2とC22の効果。 （c）寿命の違い（第3本体-J2およびC22チタニア）。 初期値はa=810–1200 km、I = 7–90°、ω=0°、およびΩ= 0°です。



図2.e=10^-3の場合の対Iの図
：（a）天王星からの影響のみを考慮します。 （b）含む
サードボディとチタニアのJ2とC22の効果。 （c）寿命の違い（第3本体-J2およびC22
チタニア）。 初期値はa=810–1200 km、I = 75–90°、ω=0°、およびΩ= 0°です。



図3.e=10^-2の場合の対Iの図
：（a）天王星からの影響のみを考慮します。 （b）含む
第三体とチタニアのJ2とC22の効果。 初期値はa=810–2500 km、I = 75–90°、ω=0°、およびΩ= 0°です。


6.最終コメント
この作品では、衛星チタニアの周りの軌道のダイナミクスを研究します。
天王星系で最大の月。天王星による引力が考慮され、
チタニアの重力係数J2とC22と同様に。チタニアはシステムの中心であり、
天王星は楕円軌道にあり、宇宙の動きを乱すための第3の物体として機能します
チタニア周辺を調査します。
運動方程式の一連の数値シミュレーションを通じて、寿命マップを作成します
宇宙探査機の軌道の離心率の値が異なる場合。これらの建設
マップにより、寿命を延ばすことができるa、e、I、ω、およびΩの値を見つけることができました。
調査。また、地域を分析するために、生涯の「差異マップ」を作成しました。
第三体の効果とチタニアの重力係数は平衡状態にあり、
宇宙探査機の寿命が長くなります。
また、寿命における角度ωとΩの重要性の分析を提示します。
調査。さらに、軌道要素に対する各効果の応答を調べました。
私たちの結果は、この作業で採用された高度について、扁平率係数が
天王星のJ2とJ4は、宇宙探査機の軌道に影響を与えません。また、軌道が
より長い寿命を持つものは900kmに近い半主軸を持っていましたが、最高の離心率はω=Ω=0°を考慮した場合、10^-3と10^-4の間。結果はまた、
ωとΩの特定の値を含めることは、寿命を延ばす上で非常に重要です。
調査。すべての場合において、特定の値を採用した後の寿命の増加は50％以上でした
これらの2つの角度のために。 ωの最適値は約145〜165°、Ωの最適値は約55〜205°です。の
これらの値を含むいくつかのケースでは、プローブの寿命が最大8倍に増加しました
ω=Ω=0°の場合と比較して。
私たちの主な目的は、チタニア周辺の長期軌道を見つけることです。分析した後
ωとΩの値を含む結果から、軌道が持続するための理想的な初期条件が見つかりました
最大1000日。この軌道には、次の式で与えられる初期軌道要素があります。a = 874 km、e = 10-3
、I=80◦
、
ω=165◦
、およびΩ=205◦
。
各摂動の影響を分析すると、3番目の体が責任があることを示します
偏心と近地点引数の議論に大きな摂動を引き起こしたため。
チタニアの楕円率係数C22は、傾斜角に大きな振動を引き起こします。ゾーン
係数J2は、単独で作用する場合、軌道要素にほとんど影響を与えません。ただし、
他の摂動に加えて、それは第三の体と重力の間のバランスを促進するのを助けます
係数、そして私達は寿命を延ばすいわゆる「保護メカニズム」を持っています
軌道の。
チタニアの重力係数は、近くの軌道を調査するためにまだ使用されていません
その表面に。したがって、関数としての寿命の感度に関する独自の研究を提示します
J2とC22の値に起因するいくつかの考えられるエラーの。私たちの結果は、
チタニアの重力係数の値の仮想誤差は大幅に増加する可能性があります
特に離心率が10-3に等しい場合は、軌道の寿命を短くします。
。をしようとすること
これらのエラーの関数として寿命を予測するために、
係数J2およびC22の関数としての寿命。 Rの値を持つ関数を見つけました
2
0.92に等しく、J2との値の寿命の適切な近似値を提供できます。
[27]に示されている値の-10％から+ 10％の間のC22。
この論文で提示された結果は、チタニアへのミッションを計画するのに役立ちます。
特に天王星システムが研究されていることを考慮した重要な科学データ
主に地球から。