航天器在大气阻力作用下使轨道大小和形状不断变化的效应。椭圆轨道的变化过程是:远地点高度逐渐降低,轨道周期不断减小,变成圆轨道后,轨道半径逐渐收缩直至陨落。在LEO轨道,中性大气气体分子与运行其中的航天器发生碰撞,把能量和动量传给航天器,因此航天器与大气阻力进行了动量交换。由简单的动量守恒,可以得出与航天器速度矢量方向相反的大气阻力对航天器的作用力:
其中,ρ∞是周围中性大气的密度,S是航天器的迎风截面积,Cd是阻力系数,V0是航天器速率。
附图:轨道变化过程
图表出处:中科院空间中心硕士毕业论文 刘静 《大气阻力作用下的卫星寿命预报》 1995年。
(撰写:刘 静 修订: 审订:都 亨)