Satellite formation flying is a very promising field for future space missions as it holds many advantages over the common monolithic satellite. However, in order for the formations to be effective, a formation maintenance scheme is required to overcome perturbations arising from different sources. In this thesis the effect of atmospheric drag on a formation is examined. To do so the Schweighart and Sedwick equations, which describe the motion of a spacecraft, called deputy spacecraft, relative to another spacecraft, referred to as the chief spacecraft, placed in a circular orbit, are modified to account for atmospheric drag. The modified equations keep the effects arising from the oblateness of the Earth, known as the J2 effects, which were included in the model proposed by Schweighart and Sedwick. A similar set of equation is then developed for satellite formations placed in orbits of small eccentricity. A formation maintenance scheme which uses differential atmospheric as a means of control is then introduced. Numerical simulation results showing the evolution of formations through time with and without active control are also provided. / Le vol de satellite en formation est un domaine très prometteur pour de futures missions spatial étant donnés les nombreux avantages que cette technologie détient le satellite monolitique commun. Toutefois, pour que ces formations soient efficaces, un système de maintenance de formation est nécessaire pour surmonter les perturbations provenant de multiples sources. Dans cette these, l'effet du freinage atmosphérique sur une formation est examiné. Pour ce faire, les equations de Schweighart et Sedwick, qui décrivent le mouvement d'un engin spatial, appelé meneur, relative à un autre engine, nommé suiveur, place sur une orbite circulaire, sont modifiées pour tenir compte du freinage atmosphérique. Les equations modifiées conservent les effets découlant du fait que la Terre n'est pas parfaitement sphérique, connus comme les effets J2, qui sont inclus dans le modèle proposé par Schweighart et Sedwick. Un ensemble d'équations similaire est ensuite développé pour des formations de satellites placées sur des orbites de petites eccentricités. Un système de maintenance de formation qui utilise le freinage atmosphérique comme moyen de contrôle est introduit. Des resultats de simulations numériques montrant l'évolution dans le temps de formations avec et sans contrôle sont également fournis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.107721 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Bellefeuille, Francis |
| Contributors | Arun K Misra (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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