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1 引用文献 Jms R. Wtz, sson Gomty; Ot nd Constllton Dsgn nd ngmnt, Sc Tcnology Ly, Kluw Acdmc Pulss, 00, 中心物体の重力定数 (gvttonl constnt について 重力定数は G と定義されるが その値自身は それぞれ質量 や万有引力定数 G 単独の計測値よりもはるかに正確に求められている なお 万有引力定数 G の計測値は基礎物理定数の中で最も精度が低い 中心物体 軌道速度周期脱出速度 m / s m. 5 / s km/s mn km/s 太陽 ( 表面 ,50,088, ( AU , 水星.0 4 4,694, 金星 ,00, 地球 ,964, 月 ,4, 火星 ,544, 木星 ,95, 土星 ,767, 天王星 ,5, 海王星 ,676, 冥王星 [ 小惑星 ] セレス パラス ベスタ イトカワ 4 ( 注意 共通記号 真近点離角 tu nomly 近点から軌道物体までの角度 θ とも書く 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly n( t T t 観測時刻 t tm of osvton T 近点通過時刻 t tm of focl ssg t とも書く n 平均 ( 角 運動 mn (ngul moton

2 宇宙工学基礎 松永

3 宇宙工学基礎 松永

4 宇宙工学基礎 松永 4

5 . 円軌道 ccul ots 円軌道の物理量であることを強調するために頭に C. を付ける C. 定義パラメータ 長半径 ( 長半径 smmjo xs 半径 dus C. 幾何方程式 x y C. 焦点からの距離, C. 比エネルギー scfc ngy, ε ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く ε C. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く C. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c & とも書く C. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ C. 軌道傾斜角 nclnton, c( z C. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω Ω ctn ( N y, N x C. 飛行経路角 flgt t ngl, φ f φ f 0 C. 近点距離 focl dstnc, q q C. 半直弦 sm-mt, C. 長半径 ( 長半径 smmjo xs, C. 離心率 ccntcty, 0 C. 平均運動 mn moton, n n π P C. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, 0 nt C. 真近点離角 tu nomly, C. 真近点離角レート, & & n C. 軌道周期 otl od, P P π / n π P / ( 地球 ; P[mn], [km] ( 月 ; P[mn], [km] ( 火星 ; P[mn], [km] ( 太陽 ; P[ dys], [km] C. 軌道速度 otl vlocty, n C. レンジ レンジレート ng ng t, & & 0 C. 面積速度 l vlocty, A & A& n C. 脱出速度 sc vlocty, nsn C. オイラー軸補緯度角 ul xs co-lttud, δ δ ctn ω n 中心物体の慣性回転レート ω dg/ ( s 地球 dg/ ( s 月 dg/ ( s 火星 C. オイラー回転レート ul otton t, ω ω nsn / snδ ω n nω

6 C. 角半径 ngul dus, ρ csn( / ρ ( 球を仮定 R R 中心物体の半径 km( 地球 78. km( 月 97 km( 火星 C. 水平面までの距離 dstnc to t ozon, D D c ρ R C. 最大地球中心角 mxmum t cntl ngl, mx λ mx 90dg ρ c( C. 瞬間アクセス面 nstntnous ccss, IAA IAA K λ K A λ / π [stdns] /(π 0, [km ]( 月 A ( mx [dg [km ]( 地球 [km ]( 火星 sn λmx C. アクセス面レート ccss t, AAR AAR K A P C. 最大可視時間 mxmum tm n vw, T mx T mx Pλ mx /80dg C. 地表から見た最大角速度 mxmum ngul t sn fom gound, & θ mx & 60 dg θ mx P( R C. J 項によるノード歳差レート nod csson t du to J, Ω J.5nJ n( R / 4 7 / 7 / 7 K 7 / C. 太陽同期傾斜角 Sun-synconous nclnton, ss ss 7 / 60 c K J SP c( c(.06 0 c( J 7 / Ω J [dg/ clnd dy] ( 月 [km] [dg/ clnd dy] ( 火星 [km] ] R [dg/ clnd dy] ( 地球 [km] / 7 / 7 / ( 地球 [km] ( 月 [km] ( 火星 [km] SP 恒星周期 sdl od [clnd dy] C. 日当りの回転数 volutons dy, Rv/d 対象とする惑星が恒星に対して自転軸周りに 回転する間の軌道周回数 R v/d Dy / P,46.07 / P( 地球 P[mn] 9,4/ P( 月 P[mn],477.8/ P( 火星 P[mn] Dy 中心物体の恒星日 sdl dy C. ノード間隔 nod scng, N

7 N 60 dg( P / Dy P( 地球 P[mn] P( 月 P[mn] P( 火星 P[mn] C. 最大日食時間 mxmum cls, T T P( ρ / 80 dg P csn( R / /80dg C. 明暗界線のための太陽角条件, β 90 ξ ρ < β < 90 ξ ρ ξ は大気屈折を考慮した太陽不可視角 暗角 dk ngl C. 天体座標が既知の宇宙機の通過時間 tnst tm of sccft wos clstl coodnts known, T T α L GST ここで α 赤径 L 観測者東経 osv st longtud GST グリニッジ恒星時 Gnwc Sdl tm. 楕円軌道 lltcl ots 楕円軌道の物理量であることを強調するために頭に. を付ける. 定義パラメータ 長半径 ( 半長径 smmjo xs 短半径 ( 半短径 smmno xs. 幾何方程式 x y. 焦点からの距離, q( ( (. 比エネルギー scfc ngy, ε ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く ε < 0. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く φ f &. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c & とも書く. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ. 離心率ベクトル ccntcty vcto( ラプラス ルンゲベクトル, (f とも書く. 軌道傾斜角 nclnton, c( z. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω Ω ctn ( N y, N x. 飛行経路角 flgt t ngl, φ f φ ctn (φ,snφ c( / f f f sn snφ, φ f. 近点距離 focl dstnc, q f q (. 半直弦 sm-mt, 7

8 8 ( ( ( q. 遠点距離 dus of oxs, c q (. 長半径 ( 長半径 smmjo xs, / n ε. 短半径 ( 短半径 smmno xs,. 離心率 ccntcty, 0 < < c ε. 平均運動 mn moton, n P n π. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, nt sn 0. 離心近点離角 ccntc nomly, c sn csn c tn ctn,sn ctn( sn sn, から の逐次解法 0 を初期推定値 例えば 0 の 番目の推定値 sn. 真近点離角 tu nomly, c / c tn ctn,sn ctn( sn sn, に関する展開 ( 4 sn sn 4 sn 4 5 sn O. 真近点離角レート, & n &

9 . 軌道周期 otl od, P P π / n π P /. 軌道速度 otl vlocty, ( 地球 ; P[mn], [km] ( 月 ; P[mn], [km] ( 火星 ; P[mn], [km] ( 太陽 ; P[ dys], [km] ε φ ( ( (. アジマス速度 zmutl vlocty, z φ & z f sn & sn. 動径速度 dl vlocty, snφ f z q. レンジ レンジレート ng ng t, & & sn. 面積速度 l vlocty, A & & A 0.5 ( 0.5 &. 脱出速度 sc vlocty, & sn. オイラー軸補緯度角 ul xs co-lttud, δ δ ctn ω & 中心物体の慣性回転レート ω dg/ ( s 地球 dg/ ( s 月 dg/ ( s 火星 f. オイラー回転レート ul otton t, ω ω & sn / snδ ω & & ω. 角半径 ngul dus, ρ ρ csn( / ( 球を仮定 R R 中心物体の半径 km( 地球 78. km( 月 97 km( 火星. 水平面までの距離 dstnc to t ozon, D D ρ. 水平面までの距離の最大値 mxmum dstnc to t ozon, D mx mx ρ mn R. 水平面までの距離の最小値 mnmum dstnc to t ozon, D mn D R 9

10 mn ρ mx R D. 最大地球中心角 mxmum t cntl ngl, mx λ mx 90dg ρ c (. 瞬間アクセス面 nstntnous ccss, IAA IAA K λ K A λ / π [stdns] /(π 0, [km ]( 月 A ( mx [dg [km ]( 地球 [km ]( 火星 K. アクセス面レート ccss t, AAR A & AAR sn λmx π. 最大可視時間 mxmum tm n vw, T mx T mx λ mx / &. 地表から見た最大角速度 mxmum ngul t sn fom gound, & θ mx & & θ mx R. J 項によるノード歳差レート nod csson t du to J, Ω J Ω J.5J n( R / ( 4 7 / 7 / 7 / ( ( ( 7 8 K. 太陽同期傾斜角 Sun-synconous nclnton, ss 7 / 60 ss c K J ( SP c( c(.06 0 J 7 / ( ] R [dg/ clnd dy] ( 地球 [km] [dg/ clnd dy] ( 月 [km] [dg/ clnd dy] ( 火星 [km] ( ( ( 地球 [km] ( 月 [km] 4 7 / c( ( ( 火星 [km] SP 恒星周期 sdl od [clnd dy]. J 項による近点回転レート ss otton t du to J, ω J 5 7 / 5 ω J.5J n( R / ( sn K J ( sn. 日当りの回転数 volutons dy, Rv/d 対象とする惑星が恒星に対して自転軸周りに 回転する間の軌道周回数 R v/d Dy / P 5 7 / 7 /,46.07 / P( 地球 P[mn] 9,4/ P( 月 P[mn],477.8/ P( 火星 P[mn] Dy 中心物体の恒星日 sdl dy. ノード間隔 nod scng, N 0

11 N 60 dg( P / Dy P( 地球 P[mn] P( 月 P[mn] P( 火星 P[mn]. 指定された真近点離角における最大日食時間 mxmum cls, T T ρ / & ( / & csn( R /. 明暗界線のための太陽角条件, β 90 ξ ρ < β < 90 ξ ρ ξ は大気屈折を考慮した太陽不可視角 暗角 dk ngl. 天体座標が既知の宇宙機の経過時間 tnst tm of sccft wos clstl coodnts known, T T α L GST ここで α 赤径 L 観測者東経 osv st longtud GST グリニッジ恒星時 Gnwc Sdl tm. 放物線軌道 olc ots 放物線軌道の物理量であることを強調するために頭に P. を付ける P. 定義パラメータ 半直弦 sm-ltus ctum smmt q 近点距離 focl dstnc P. 幾何方程式 x 4qy q( D P. 焦点からの距離, q P. 比エネルギー scfc ngy, ε ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く ε 0 P. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く φ f & P. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c & とも書く P. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ P. 離心率ベクトル ccntcty vcto( ラプラス ルンゲベクトル, (f とも書く P. 軌道傾斜角 nclnton, ( z P. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω Ω ctn ( N y, N P. 飛行経路角 flgt t ngl, f P. 近点距離 focl dstnc, q P. 半直弦 sm-mt, P. 長半径 ( 長半径 smmjo xs, P. 短半径 ( 短半径 smmno xs, P. 離心率 ccntcty, P. 平均運動 mn moton, n φ φ / c( / f q q ( n tn tn t t は近点通過後の経過時刻 x

12 P. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, nt qd / 6 0 D P. 放物線近点離角 olc nomly, D D q tn P. 真近点離角 tu nomly, ctn(,sn D, sn q P. 真近点離角レート, & & P. 軌道周期 otl od, P P P. 軌道速度 otl vlocty, P. 近点速度 vlocty t ss, P. 放物線速度 脱出速度 sc vlocty, P. アジマス速度 zmutl vlocty, z P. 動径速度 dl vlocty, φ φ & z f snφ f P. レンジ レンジレート ng ng t, & & D P. 面積速度 l vlocty, A & A & q / 0.5 & 以下は双曲線軌道と同じ z f sn & sn q 4. 双曲線軌道 yolc ots 双曲線軌道の物理量であることを強調するために頭に H. を付ける H. 定義パラメータ 半横断軸 sm-tnsvs xs ( < 0 半共役軸 sm-conjugt xs x y H. 幾何方程式 H. 焦点からの距離, q( tn H ( H sn H. 比エネルギー scfc ngy, ε ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く ε > 0 H. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く φ f & H. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c & とも書く H. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ H. 離心率ベクトル ccntcty vcto( ラプラス ルンゲベクトル, (f とも書く

13 H. 軌道傾斜角 nclnton, ( z c H. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω, ctn ( Ω x N y N H. 飛行経路角 flgt t ngl, f φ / c( / f φ H. 双曲線補助角 uxly ngl of t yol, H / c c H H. 曲折角 tun ngl, Ψ f q φ η ρ Ψ ctn ctn csn / csn csn H. 近点距離 focl dstnc, q ( ( ( q H. 半直弦 sm-mt, ( ( ( q H. 長半径 ( 長半径 半横断軸 smmjo xs, sm-tnsvs xs, < 0 / q n ε H. 短半径 ( 短半径 半共役軸 smmno xs, sm-conjugt xs, / tn( Ψ H. 離心率 ccntcty, 0 < < ε H. 平均運動 mn moton, n n H. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, nt sn 0 H. 双曲線近点離角 yolc nomly, tn ctn,sn ctn ( sn sn, から の逐次解法 0 を初期推定値 の 番目の推定値 sn H. 真近点離角 tu nomly, tn ctn tn csn tn ctn,sn ctn( H H

14 sn v, sn v H. 真近点離角レート, & & H. 軌道周期 otl od, P P H. 軌道速度 otl vlocty, H. 近点速度 vlocty t ss, H. 双曲線無限点速度 yolc xcss vlocty, φ ( H. 規準打ち上げエネルギー fnc lunc ngy, C H. アジマス速度 zmutl vlocty, z 4 f C & ( z φ f sn & sn H. 動径速度 dl vlocty, snφ f z q H. レンジ レンジレート ng ng t, & & sn H. 面積速度 l vlocty, A & & A 0.5 ( 0.5 & H. 脱出速度 sc vlocty, & sn H. オイラー軸補緯度角 ul xs co-lttud, δ δ ctn ω & 中心物体の慣性回転レート ω dg/ ( s 地球 dg/ ( s 月 dg/ ( s 火星 H. オイラー回転レート ul otton t, ω ω & sn / snδ ω & & ω H. 角半径 ngul dus, ρ ρ csn( / ( 球を仮定 R H. 最大角半径 mxmum ngul dus, mx R 中心物体の半径 km( 地球 78. km( 月 97 km( 火星 ρ ρ csn( R / H. 水平面までの距離 dstnc to t ozon, D D ρ H. 水平面までの距離の最小値 mnmum dstnc to t ozon, D mn D mx mn ρ mx R H. 最大地球中心角 mxmum t cntl ngl, λ mx λ 90dg ρ mx c ( R / R

15 H. 瞬間アクセス面 nstntnous ccss, IAA IAA K λ K A π [stdns] 60 /(π 0, [km ]( 月 A ( mx [km ]( 地球 [km ]( 火星 K H. アクセス面レート ccss t, AAR A & AAR sn λmx π H. 最大可視時間 mxmum tm n vw, T mx T mx λ mx / & H. 地表から見た最大角速度 mxmum ngul t sn fom gound, & θ mx & & θ mx R H. 指定された真近点離角における最大日食時間 mxmum cls, T T ρ / & ( / & csn( R / H. 明暗界線のための太陽角条件, β 90 ξ ρ < β < 90 ξ ρ ξ は大気屈折を考慮した太陽不可視角 暗角 dk ngl H. 天体座標が既知の宇宙機の経過時間 tnst tm of sccft wos clstl coodnts known, T T α L GST ここで α 赤径 L 観測者東経 osv st longtud GST グリニッジ恒星時 Gnwc Sdl tm 8 [dg ] 5

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