نماذج الاضطرابات المبسطة

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

نماذج الاضطرابات المبسطة هي مجموعة من خمسة نماذج رياضية (SGP، SGP4، SDP4، SGP8، وSDP8) تُستخدم لحساب متجهات الحالة المدارية للأقمار الصناعية والحطام الفضائي بالنسبة لنظام الإحداثيات العطالي المركزي للأرض . ويُشار إلى هذه المجموعة من النماذج غالبًا باسم SGP4 نظرًا لكثرة استخدام هذا النموذج، لا سيما مع مجموعات العناصر ثنائية الخطوط التي تنتجها قيادة الدفاع الجوي لأمريكا الشمالية (NORAD) ووكالة ناسا .

تتنبأ هذه النماذج بتأثير الاضطرابات الناجمة عن شكل الأرض، والسحب، والإشعاع، وتأثيرات الجاذبية من أجرام أخرى كالشمس والقمر. [ 1 ] [ 2 ] تُطبق نماذج الاضطرابات العامة المبسطة (SGP) على الأجسام القريبة من الأرض ذات فترة مدارية أقل من 225 دقيقة. أما نماذج اضطرابات الفضاء السحيق المبسطة (SDP) فتُطبق على الأجسام ذات فترة مدارية أكبر من 225 دقيقة، وهو ما يُعادل ارتفاعًا قدره 5877.5  كيلومترًا، بافتراض مدار دائري. [ 3 ]

نُشر نموذجا SGP4 وSDP4 مع نماذج برمجية بلغة FORTRAN IV عام 1988، مع إدخال تحسينات على النموذج الأصلي للتعامل مع العدد الأكبر من الأجسام في المدار منذ ذلك الحين. وقد أدخل نموذجا SGP8/SDP8 تحسينات إضافية للتعامل مع اضمحلال المدار . [ 3 ]

يُظهر نموذج SGP4 خطأً يبلغ حوالي  كيلومتر واحد عند كل حقبة زمنية ، ويتزايد هذا الخطأ بمعدل يتراوح بين كيلومتر واحد وثلاثة  كيلومترات يوميًا. [ 3 ] ونظرًا لهذا الخطأ، يتم تحديث هذه البيانات بشكل متكرر في مصادر ناسا ونوراد. طُوّر نموذج SGP الأصلي بواسطة كوزاي عام 1959، ثم نُقّح بواسطة هيلتون وكولمان عام 1966، واستُخدم في البداية من قِبل المركز الوطني لمراقبة الفضاء (ولاحقًا شبكة مراقبة الفضاء الأمريكية ) لتتبع الأجسام في المدار. أما نموذج SDP4، فيبلغ خطأه 10  كيلومترات عند كل حقبة زمنية. [ 1 ]

تستخدم نماذج الفضاء السحيق SDP4 وSDP8 معادلات "السحب المبسطة" فقط. ولا تُعدّ الدقة مصدر قلق كبير هنا، إذ لا تبقى الأقمار الصناعية ذات السحب العالي في "الفضاء السحيق" لفترة طويلة، حيث ينخفض ​​مدارها بسرعة ويصبح شبه دائري. كما يُضيف SDP4 اضطرابات جاذبية القمر والشمس إلى جميع المدارات، وحدود رنين الأرض تحديدًا لمدارات المدار الثابت بالنسبة للأرض التي تستغرق 24 ساعة ومدار مولنيا الذي يستغرق 12 ساعة . [ 2 ]

طُوِّرت ونُشرت مراجعات إضافية للنموذج بحلول عام 2010 من قِبَل مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا لدعم تتبع مهمة SeaWiFS ، ومن قِبَل مرفق الملاحة والمعلومات المساعدة في مختبر الدفع النفاث لدعم نظام بيانات الكواكب لأغراض الملاحة في العديد من المهمات، ومعظمها مهمات فضائية عميقة. [ 1 ] [ 4 ] تستخدم مكتبات البرامج الحالية [ 5 ] [ 6 ] خوارزميات SGP4 وSDP4 المدمجة في قاعدة بيانات واحدة عام 1990 [ 7 ]، والتي تُعالج نطاق الفترات المدارية التي يُشار إليها عادةً باسم SGP4. [ 7 ]

مراجع

  1. 1 2 3 ميورا، نيكولاس زويب (2009). "مقارنة وتصميم نماذج الاضطراب العام المبسطة" . جامعة ولاية كاليفورنيا للفنون التطبيقية، سان لويس أوبيسبو .
  2. 1 2 هوتس، فيليكس ر.؛ رونالد ل. روهريش (31 ديسمبر 1988). "نماذج لانتشار مجموعات عناصر نوراد" (ملف PDF) . تقرير سبيس تراك التابع لوزارة الدفاع الأمريكية (3) . تم الاطلاع عليه في 5 سبتمبر 2023 .
  3. 1 2 3 فالادو، ديفيد أ.؛ بول كروفورد؛ ريتشارد هوجساك؛ تي إس كيلسو (أغسطس 2006). "إعادة النظر في تقرير سبيس تراك رقم 3" (ملف PDF) . مؤتمر متخصصي ديناميكا الفضاء . doi : 10.2514/6.2006-6753 . ISBN 978-1-62410-048-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2023 .
  4. ↑ "نظام البيانات الكوكبية" . مديرية المهام العلمية التابعة لوكالة ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2023 .
  5. ↑ كيلسو، د. تي إس. "سيليستراك: منشورات [ AIAA 2006-6753 ] " . www.celestrak.com . سيليستراك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2019 .
  6. ↑ غراي، بيل (30 مارس 2019). "sat_code: كود نموذج حركة القمر الصناعي SGP4/SDP4" . جيت هاب . تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2019 .
  7. 1 2 فالادو، ديفيد أ؛ كروفورد، بول؛ هوجساك، ريتشارد. "إعادة النظر في تقرير سبيس تراك رقم 3: المراجعة 1" (ملف PDF) . سيليستراك . AIAA . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2019 .

شفرة المصدر لتطبيقات الخوارزميات، وتفسير أخطاء تجاوز الوقت في بعض الحالات:

  • δSGP4 إعادة صياغة تفاضلية قائمة على PyTorch لـ SGP4 توفر تدرجات الحالات المدارية للتقدير وتحليل الحساسية والتكامل ML.
  • astroz هو تطبيق قائم على Zig لـ sgp4 مع روابط بايثون إضافية ووظائف ديناميكيات فلكية إضافية.
  • python-sgp4 تطبيق بايثون لنموذج sgp4 مع التنزيل التلقائي لعناصر TLE من قاعدة بيانات NORAD.
  • PHP5 مبني على Gpredict
  • جافا: SDP4 و predict4java
  • C++، FORTRAN، Pascal، و MATLAB .
  • تطبيق go-satellite بلغة GoLang لنموذج SGP4 والأدوات المساعدة.