Understanding and predicting the long-term spin state evolution of defunct satellites and rocket bodies is important for solar radiation pressure modeling, space domain awareness, and active debris removal (ADR). Dynamical modeling and observations indicate that defunct geosynchronous satellite spin states are primarily driven by solar radiation torques via the Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack (YORP) effect. In our two recent papers, we uncovered dynamically rich YORP-driven behavior including cycling between uniform rotation and non-principal axis tumbling, angular momentum sun tracking, and tumbling period resonances. These papers only considered the YORP effect. However, tumbling satellites are also subject to energy dissipation from residual fuel slosh and flexure. Gravitational torques and other environmental perturbations may affect long-term evolution as well. In this paper, the third in our series, we develop semi-analytical tumbling-averaged models for internal energy dissipation and gravity gradient torques and combine them with the earlier YORP models. Accounting for YORP and dissipation, we find asymptotically stable tumbling states with constant angular momentum and kinetic energy and a pole fixed in the rotating sun-satellite orbit frame. With gravity gradients, these asymptotic states become stable limit cycles with yearly periodicity. We discuss the implications of these findings for the space debris population, ADR, and satellite decommission procedures.

了解和预测报废卫星和火箭体的长期自旋状态演化对于太阳辐射压力建模、空间域感知和主动碎片清除 (ADR) 非常重要。动力学建模和观测表明，失效的地球同步卫星自旋状态主要由太阳辐射扭矩通过 Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) 效应驱动。在我们最近的两篇论文中，我们发现了动态丰富的 YORP 驱动行为，包括均匀旋转和非主轴翻滚之间的循环、角动量太阳跟踪和翻滚周期共振。这些论文只考虑了 YORP 效应。然而，翻滚的卫星也会受到来自残余燃料晃动和弯曲的能量耗散的影响。引力力矩和其他环境扰动也可能影响长期演化。在本文中，我们系列的第三篇文章中，我们开发了用于内部能量耗散和重力梯度扭矩的半解析翻滚平均模型，并将它们与早期的 YORP 模型相结合。考虑到 YORP 和耗散，我们发现具有恒定角动量和动能的渐近稳定翻滚状态以及固定在旋转太阳卫星轨道框架中的极点。在重力梯度的作用下，这些渐近状态成为具有年周期的稳定极限环。我们讨论了这些发现对空间碎片群、ADR 和卫星退役程序的影响。我们开发了用于内部能量耗散和重力梯度扭矩的半解析翻滚平均模型，并将它们与早期的 YORP 模型相结合。考虑到 YORP 和耗散，我们发现具有恒定角动量和动能的渐近稳定翻滚状态以及固定在旋转太阳卫星轨道框架中的极点。在重力梯度的作用下，这些渐近状态成为具有年周期的稳定极限环。我们讨论了这些发现对空间碎片群、ADR 和卫星退役程序的影响。我们开发了用于内部能量耗散和重力梯度扭矩的半解析翻滚平均模型，并将它们与早期的 YORP 模型相结合。考虑到 YORP 和耗散，我们发现具有恒定角动量和动能的渐近稳定翻滚状态以及固定在旋转太阳卫星轨道框架中的极点。在重力梯度的作用下，这些渐近状态成为具有年周期的稳定极限环。我们讨论了这些发现对空间碎片群、ADR 和卫星退役程序的影响。在重力梯度的作用下，这些渐近状态成为具有年周期的稳定极限环。我们讨论了这些发现对空间碎片群、ADR 和卫星退役程序的影响。在重力梯度的作用下，这些渐近状态成为具有年周期的稳定极限环。我们讨论了这些发现对空间碎片群、ADR 和卫星退役程序的影响。