超低轨卫星气动阻力计算

超低地球轨道（VLEO）卫星相较于传统卫星，在对地观测分辨率、数据传输速度和通信容量等方面具有显著优势，近年来成为空间技术领域的研究热点。在超低轨道环境下，大气分子与卫星表面之间碰撞所引起的大气阻力不可忽略，成为影响卫星姿态控制、轨道预测和使用寿命的关键因素。本文从卫星气动阻力的基本原理出发，给出了决定气动阻力的几个主要因素，重点关注阻力系数的计算分析。超低地球轨道环境下的气体流动属于自由分子流，气体分子之间的碰撞可以忽略不计，气体分子与卫星表面之间的气固相互作用模型对阻力系数的评估至关重要。本文对自由分子流领域的基本特性和常用计算方法进行了介绍和评估，随后重点综述了几种典型的气固相互作用模型。基于超低轨卫星气动阻力特性的计算分析，着重从增大长细比、外形优化和侧面光滑三个方面对卫星减阻构型设计的研究进展进行了综述和分析。最后，对该领域未来需重点关注的几个关键问题进行了展望。