Jahrzehntelange Entwicklung der mittleren orbitalen Elemente von GPS, GLONASS und Galileo

Zusammenfassung Wir untersuchen die jahrzehntelange Entwicklung der orbitalen Elemente von GPS, GLONASS und Galileo-Satelliten, einschließlich der Halbachse, der Neigung, der Exzentrizität, der rechtwinkligen Ascension des aufsteigenden Knotens und des Argumentes des Perigäums. Wir konzentrieren uns auf die langfristigen Änderungen der keplerschen Elemente, indem wir sie über mehrere vollständige Umdrehungen mitteln, um mittlere orbitale Elemente zu bilden, und geben eine Erklärung für die Hauptstörkräfte jedes keplerschen Parameters. Die kombinierten International GNSS Service (IGS) Umlaufbahnen werden verwendet, die im Rahmen von IGS Repro3 für die ITRF2020-Vorbereitung über einen Zeitraum von acht Jahren von 2013 bis 2021 abgeleitet wurden. Die Halbachse für GPS-Satelliten ist durch eine starke Resonanz mit dem Schwerefeld der Erde betroffen, was zu einer langperiodischen Störung führt, die einem säkularen Drift ähnelt. Die Halbachsen von Galileo und GLONASS zeigen keine großräumigen Raten, jedoch sind Galileo-Satelliten durch den Y-Bias betroffen, was zu Halbachsen-Drifts führt. Bedeutende Störungen aufgrund des Drucks der Sonnenstrahlung beeinflussen die Halbachse, die Exzentrizität und das Argument des Perigäums. Bemerkenswert ist, dass für Galileo-Satelliten in exzentrischen Umlaufbahnen das Signal mit einem drakonitischen Jahr in der Halbachse deutlich sichtbar ist. Die Evolution der mittleren rechtwinkligen Ascension des aufsteigenden Knotens und des Arguments des Perigäums wird hauptsächlich durch eine nahezu lineare Regression charakterisiert, die hauptsächlich auf den geraden zonalen Harmoniken des Schwerefeldes der Erde beruht. Die langfristige Entwicklung der Exzentrizität und der Neigung folgt keinem linearen Trend, zeigt jedoch klare Oszillationen, die von dem säkularen Drift der rechtwinkligen Ascension des aufsteigenden Knotens (für die Neigung) oder dem Argument des Perigäums (für die Exzentrizität) abhängen. Darüber hinaus erreicht die langfristige Störung der Neigung ihr Maximum, wenn der Betrag des Elevationswinkels der Sonne über der Bahnebene (Winkel) minimal ist, während die Exzentrizität gleichzeitig mit dem Minimum des Winkels ihr Minimum erreicht.