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Impact of Deployable Solar Panels on Gravity Field Recovery in GRACE-like Satellites: a Closed-Loop Simulation Study

Leipner, Andreas und Kupriyanov, Alexey und Reis, Arthur und Knabe, Annike und Schilling, Manuel und Müller, Vitali und Weigelt, Matthias und List, Meike und Müller, Jürgen (2025) Impact of Deployable Solar Panels on Gravity Field Recovery in GRACE-like Satellites: a Closed-Loop Simulation Study. Journal of Geodesy (99). Springer. doi: 10.1007/s00190-025-01983-1. ISSN 0949-7714.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

Future satellite gravimetry missions must meet increasing scientific demands, requiring advanced technologies, e.g., novel inertial sensors, laser ranging systems and potentially electric thrusters to operate in a drag-free regime. Deployable solar panels offer a promising solution by providing sufficient power even under unfavorable illumination conditions, without significantly increasing satellite dimensions or mass. This study evaluates the impact of single and double deployable solar panels on gravity field recovery (GFR) through closed-loop simulations. Five GRACE-like satellite configurations were analyzed, each with distinct finite element models and inertia properties. Detailed orbit simulations included non-spherical static gravity field and impacting non-gravitational force models. Satellites drag coefficients varied from 2.25 to 4.5, depending on configuration. GFR was assessed using degree RMS of spherical harmonic coefficient differences between the recovered and reference fields. GFR results show that discrepancies between the modified and standard configurations are mainly driven by variations of the actuation noise of the modeled optical accelerometer - simplified gravitational reference sensor (SGRS). SGRS performance, in turn, depends on the satellite’s cross-sectional area. Moreover, the convergence of residuals in the spectral domain for simulated orbits with different drag coefficients confirmed the dominant role of SGRS performance in the retrieved gravity field.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219337/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impact of Deployable Solar Panels on Gravity Field Recovery in GRACE-like Satellites: a Closed-Loop Simulation Study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Leipner, Andreasandreas.leipner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1317-9447NICHT SPEZIFIZIERT
Kupriyanov, AlexeyInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-0743-5889NICHT SPEZIFIZIERT
Reis, ArthurMax Planck Institute for Gravitational Physics, Hannoverhttps://orcid.org/0000-0002-6682-5457NICHT SPEZIFIZIERT
Knabe, AnnikeInstitut für Erdmessung, Leibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, ManuelManuel.Schilling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9677-0119NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, VitaliMax-Planck-Institut, HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weigelt, Matthiasmatthias.weigelt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9669-127X198038922
List, MeikeMeike.List (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5268-5633NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, JürgenLeibniz University of Hannover, Institute of Geodesy, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Juli 2025
Erschienen in:Journal of Geodesy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s00190-025-01983-1
Verlag:Springer
ISSN:0949-7714
Status:veröffentlicht
Stichwörter:future satellite gravimetry missions, finite element modeling, satellite shapes, optical accelerometry, gravity field recovery, closed-loop simulation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
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DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Satellite and Relativistic Modelling
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Relativistische Modellierung
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Satellitengeodäsie und geodätische Modellierung
Hinterlegt von: Leipner, Andreas
Hinterlegt am:26 Nov 2025 16:28
Letzte Änderung:27 Nov 2025 09:34

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