如何确定和预报飞船的轨道？

飞船在广袤的太空中高速飞行，地面如何知道飞船现在在哪里，将来又飞向何处呢？这就要谈到航天测控网的一项重要职能，即飞船轨道的确定和预报。

飞船轨道的确定就是估算飞船沿着什么轨道飞行，即估算飞船的6个轨道根数。轨道估算出来后，就可以知道飞船现在的位置和速度。通过轨道预报，还可以知道飞船将来任一时刻的位置和速度。当然，由于影响飞船运行轨道的因素很多，要想准确预报飞船轨道，不仅需要估算飞船的轨道根数，还需要估算很多影响轨道的其他参数。

轨道估算过程示意图

那么，地面是如何估算飞船轨道的呢？首先，通过地面测控站测量飞船相对于地面测控站的距离、距离变化率和角度等测量信息。仅有这些测量信息还无法直接得到飞船的轨道，但我们可以对飞船的受力情况进行较为准确的建模，如建立高阶的地球引力场模型、大气模型、太阳光压模型和第三体引力模型等。据此，给定一个飞船的初始状态后，就可以较为准确地计算相应的飞船轨道，当飞船轨道对应的理论量与实际观测量出现偏差时，根据这个偏差修正飞船初始状态，直到偏差足够小为止，这就是轨道确定的过程，如下图所示。完成轨道确定后，根据飞船动力学模型进一步计算未来时刻飞船的位置和速度，就是轨道预报。