迴歸軌道

工程中迴歸週期的大小根據衞星的使命確定。同一個迴歸週期對應有很多條軌道。如迴歸週期為一天時，運行的軌道週期可近似為24小時、8小時……，從中可以選出合適的運行週期以滿足衞星使命的要求。在迴歸軌道上運行的衞星，每經過一個迴歸週期，衞星重新依次經過各地上空。這樣可以對衞星覆蓋的區域進行動態監視，藉以發現這一段時間內目標的變化。在軌道設計中，迴歸軌道僅限制軌道運行週期，若再選擇其他參數，可設計出太陽同步迴歸軌道。這樣的軌道兼有太陽同步軌道和迴歸軌道的特性。選擇合適的發射時間，可使衞星在經過某些地區時這些地區有較好的光照條件。以獲取地面圖像為目的的衞星，像偵察衞星、氣象衞星、地球資源衞星大都選擇這種軌道。迴歸軌道要求軌道週期在較長時間內保持不變，因此，衞星必須具備軌道修正能力，以便能夠克服入軌時的傾角偏差、週期偏差和補償大氣阻力引起的週期衰減。

近地近圓的太陽同步兼迴歸軌道常為地球觀測衞星所採用。這是因為它既能使衞星在盡短時間內按要求圖式完成對全球的視場覆蓋，又能使星下點軌跡週期地重複。保證對目標的觀測條件基本不變。這就使得星上遙感設 備獲取的地面圖象資料易於判讀、處理和使用。同時又可進行對地面目標的動態監視。

所謂迴歸軌道，就是星下點軌跡週期地重複，在同一緯圈上相鄰軌跡間距相等。它的決定性條件是軌道的半 長軸a (等效為軌道週期T)，通常是根據軌道高度範圍要求和地面覆蓋圖式要求來選擇。這裏用a₀表示滿足要求的 選擇值，重複週期D₀和軌跡圈數N₀都相應確定。

由於運載火箭制導精度限制，初始入軌偏差不可避免。該偏差是隨機的，但在一定極限之內。它的數量級往往為實現所要求的地面覆蓋圖式和保證攝影特性所不容許。為此須用星上軌道調整系統消除a、i、e 的入軌偏差，保證衞星入軌。一般在預計的入軌偏差內，偏心率e的偏差同a、i的相比是一個可忽略的因素，並且在調整a的同時，可兼顧到e的改善。因此，不必對e單獨進行調整。

在有軌道保持情況下，對太陽同步的控制唯一地取決於對傾角i的捕獲精度。對迴歸軌道的控制，實質上是要控制星下點軌跡在赤道上相對標準軌跡的橫向漂移S，在整個衞星使命期內，將S限制在要求範圍內。 ^[1] 

太陽同步（準）迴歸軌道衞星的主要特點有兩個：一是軌道面和平太陽之間的夾角保持不變，這樣就可以保證衞星星下點地方時在每個軌道週期內重複；二是衞星星下點軌跡經過一定的時間間隔後具有重複性，這樣就能夠定期、定時地經過特定區域上空。前者實際上是對軌道面在慣性空間中的定向性提出了要求，軌道面進動角速度必須和平太陽在天球上的運動角速度相同；後者則對衞星在非慣性座標系（地固座標系）中的空間運動特性提出了要求，即要求衞星能夠在特定時刻經過升交點。在理想狀態下，即衞星初始時刻軌道參數不存在任何偏差且只考慮J₂等非球攝動因素的情況下，則可以通過軌道設計直接得到符合要求的軌道參數，衞星入軌後無需任何控制就能夠保持太陽同步（準）迴歸狀態。但是，在工程實踐中，太陽同步（準）迴歸軌道衞星多為低軌道（LEO衞星）衞星在運動中受到大氣阻力攝動等耗散力的影響，衞星的機械能不斷衰減，從而引起軌道特性發生變化，實際軌道和標準軌道之間的誤差越來越大，因此有必要進行軌道調整來修正這種偏差。另一方面，由於太陽始終處於軌道面的同一側，因此將產生太陽引力諧振現象，其長期作用於衞星的影響是導致軌道傾角發生漂移，從而破壞太陽同步所需要的軌道參數條件，因此必須加以考慮和控制。

太陽同步迴歸軌道衞星注重對地球上特定區域的定時覆蓋，因此必須保證衞星在特定時刻飛過特定的經緯度，這實際是在太陽同步的基礎上對衞星的相位角提出要求。為了達到以上目的，可以使用不同的量作為控制參照量。即1）升交點赤經在標稱值附近；2）衞星相位角在標稱值附近。只要上述條件滿足，則衞星就能夠滿足任務設計要求。 ^[2] 

我國的神州系列載人飛船、環境減災衞星星座以及國外的LANDSAT、SPOT、ENVISAT、RADARSAT等均採用迴歸軌道。 迴歸軌道的主要優點在於：在一個固定的週期內，衞星的星下點軌跡會重複經過該地區，滿足對特定地面目標週期性觀測的任務需求，也便於衞星測控任務的實施。低軌迴歸軌道衞星在軌運行期間，由於受到大氣阻力的衰減影響，使得軌道半長軸逐漸變小，軌道週期變短，導致星下點軌跡偏離參考軌跡向東發生漂移，從而破壞了星下點軌跡迴歸所需要的軌道參數條件。

衞星在軌運行期間受地球非球形引力、大氣阻力等攝動力的影響,實際運行軌道逐漸偏離標稱的設計軌道，導致衞星實際的星下點軌跡偏離標稱軌跡，從而影響到地面軌跡的迴歸特性。為了描述星下點軌跡的漂移，引入參考衞星和參考衞星星下點座標系。參考衞星是虛擬的，僅受地球引力的作用。參考衞星星下點座標系(S_R-x_Ry_Rz_R)，如圖1所示，原點位於參考衞星的星下點S_R，星下點位置S_R在地固座標系中表示為地理經度、緯度(λ_R ，φ_R)，S_Rx_R軸位於當地地平面內，沿當地緯度圈指向正東，S_Ry_R軸位於當地地平面內，沿當地子午圈指向正北。