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Modelado de la Densidad de Masa Termosférica durante Tiempos Geomagnéticos Quietos y Débilmente Alterados

Autores: He, Changyong; Li, Wang; Hu, Andong; Zheng, Dunyong; Cai, Han; Xiong, Zhaohui

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Astronomía

Palabras clave

Arrastre atmosférico
órbita terrestre baja
Densidad de masa termosférica
Técnicas de modelado TMD
Quietud geomagnética
Redes neuronales artificiales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 7

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La resistencia atmosférica se destaca como la fuerza no gravitacional predominante que actúa sobre los satélites en órbita baja terrestre (LEO), a altitudes por debajo de 2000 km. Esta resistencia exhibe una fuerte dependencia de la densidad de masa termosférica (TMD), un parámetro de vital importancia en los ámbitos de determinación de órbita, predicción, evitación de colisiones y pronóstico de reentrada. Se han desarrollado una multitud de modelos empíricos de TMD, incorporando fuentes de datos contemporáneas, incluyendo mediciones de TMD obtenidas a través de acelerómetros a bordo de satélites LEO. Este documento profundiza en tres técnicas diferentes de modelado de TMD, específicamente, series de Fourier, armónicos esféricos y redes neuronales artificiales (ANN), durante períodos de quietud geomagnética. Los datos de TMD utilizados para el modelado y la evaluación se derivan de tres satélites LEO distintos: GOCE (a una altitud de aproximadamente 250 km), CHAMP (alrededor de 400 km) y GRACE (alrededor de 500 km), abarcando los años 2002 a 2013. La utilización consistente de estos conjuntos de datos de TMD permite una evaluación clara del rendimiento de los diferentes enfoques de modelado. La investigación posterior cambiará su enfoque al modelado de TMD durante perturbaciones geomagnéticas, mientras que el presente trabajo puede servir como base para desentrañar las variaciones de TMD derivadas de la actividad geomagnética. Además, este estudio realiza un modelado preciso de TMD durante la quietud geomagnética utilizando datos obtenidos de los satélites GRACE (a una altitud de aproximadamente 500 km), CHAMP (alrededor de 400 km) y GOCE (aproximadamente 250 km), cubriendo el período de 2002 a 2013. Emplea tres métodos distintos, a saber, análisis de Fourier, análisis de armónicos esféricos (SH) y la técnica de red neuronal artificial (ANN), que se comparan posteriormente para identificar la metodología más adecuada para el modelado de TMD. Además, se examinan varias combinaciones de representaciones temporales y de coordenadas en el contexto del modelado de TMD. Nuestros resultados muestran que la precisión de los modelos basados en Fourier de bajo orden puede mejorarse hasta en un 10 % mediante la utilización de coordenadas magnéticas solares geocéntricas. Tanto los modelos basados en Fourier como los basados en SH exhiben limitaciones para aproximar el gradiente vertical de TMD. Por el contrario, el modelo basado en ANN tiene la capacidad de capturar la variabilidad vertical de TMD sin manifestar sensibilidad a las variaciones en los insumos de tiempo y coordenadas.

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