Thermospheric density and wind determination from satellite dynamics

اتمسفر زمین اغلب به صورت یک پتوی نازک و متناهی که سیاره ما را می پوشاند، جدا از فضای خالی فضای بیرونی به تصویر کشیده می شود. در واقع، این انتقال تدریجی است و بخش کوچکی از گازهای اتمفر هنوز در ارتفاع ماهواره‌های در مدار پایین وجود دارد. سرعت بسیار بالای این ماهواره ها تضمین می کند که حرکت مداری آنها همچنان می تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر چگالی هوا و باد قرار گیرد. این تأثیر را می توان با استفاده از شتاب سنج ها و تکنیک های ردیابی ماهواره ای اندازه گیری کرد.
فصل های آغازین این پایان نامه مقدمه ای عالی برای رشته های مختلفی است که در تفسیر این مشاهدات نقش دارند: مکانیک مداری، آیرودینامیک ماهواره ای و فیزیک اتمسفر فوقانی. فصل بعدی، در قلب این کار، پیشرفت‌ها در الگوریتم‌های مورد استفاده برای پردازش داده‌های مداری شتاب‌سنجی ماهواره‌ای و عنصر دو خطی (TLE) را پوشش می‌دهد. فصل های پایانی تجزیه و تحلیل مفصلی از چگالی و محصولات باد حاصل را ارائه می دهند که فرصت های زیادی برای تحقیقات بیشتر برای بهبود مدل سازی و درک سیستم ترموسفر و برهمکنش های آن با اتمسفر پایین تر، سیستم یونوسفر-مگنتوسفر و خورشید ایجاد می کند. .

The Earth's atmosphere is often portrayed as a thin and finite blanket covering our planet, separate from the emptiness of outer space. In reality, the transition is gradual and a tiny fraction of the atmophere gases is still present at the altitude of low orbiting satellites. The very high velocities of these satellites ensure that their orbital motion can still be considerably affected by air density and wind. This influence can be measured using accelerometers and satellite tracking techniques.
The opening chapters of this thesis provide an excellent introduction to the various disciplines that are involved in the interpretation of these observations: orbital mechanics, satellite aerodynamics and upper atmospheric physics. A subsequent chapter, at the heart of this work, covers advances in the algorithms used for processing satellite accelerometry and Two-Line Element (TLE) orbit data. The closing chapters provide an elaborate analysis of the resulting density and wind products, which are generating many opportunities for further research, to improve the modelling and understanding of the thermosphere system and its interactions with the lower atmosphere, the ionosphere-magnetosphere system and the Sun.