Na jakiej wysokości latają satelity, obliczenia orbit, prędkość i kierunek ruchu

Podobnie jak siedzenia w teatrze pozwalają inaczej spojrzeć na reprezentację różnych orbit satelitów zapewnić perspektywę, z których każdy ma swój własny cel. Niektóre wydają się być wiszące nad punktem na powierzchni, zapewniają stały przegląd jednej stronie Ziemi, drugi zaś krąży wokół naszej planety, jeden dzień cyklu, nad wieloma lokalizacjami.

rodzaje orbit

Przy czym wysokość latający satelity? Są 3 typy orbit ziem: wysokiego, średniego i niskiego. Przy wysokiej najdalej od powierzchni są na ogół dużo pogoda i kilka satelitów komunikacyjnych. Satelity krążące wokół średniej orbicie okołoziemskiej obejmują nawigacji i specjalnie zaprojektowane do monitorowania konkretnego regionu. Najbardziej naukowa kosmicznych, w tym systemu monitorowania floty NASA powierzchni Ziemi, znajduje się na niskiej orbicie.

Niezależnie od tego jak wysoko latający satelity zależy od prędkości ich ruchu. W miarę zbliżania się grawitacja Ziemi staje się silniejszy i szybszy ruch. Na przykład, NASA Aqua satelitarnej trwa około 99 minut latać świecie około 705 km, a urządzenie meteorologiczne, na zdalnym 35786 km od powierzchni, to wymaga 23 godzin, 56 minut do 4 sekund. W odległości 384,403 km od środka Ziemi Księżyc kończy jeden obrót w ciągu 28 dni.

paradoks aerodynamiczny

Zmiana wysokość satelitarnej modyfikuje go również w prędkości orbicie. Tu jest paradoks. Jeżeli operator satelitarny chce zwiększyć swoją prędkość, nie można po prostu uruchomić silniki do przyspieszenia. Powoduje to zwiększenie wysokości orbity (i), który prowadzi do zmniejszenia szybkości. Zamiast tego, należy uruchomić silnik w przeciwnym kierunku ruchu satelity, tj. E. Aby wykonać działanie, które wolno poruszających się pojazdów na Ziemi. Takie działanie będzie przenieść go poniżej, które będą zwiększać prędkość.

Charakterystyka orbity

Oprócz wysokości, ścieżka ruchu satelity charakteryzuje mimośrodowości i nachylenia. Pierwszy dotyczy kształtu orbicie. Satelita porusza niskie ekscentryczności wzdłuż trajektorii blisko okrągły. Ekscentryczny orbita jest eliptyczna. Odległość od statku kosmicznego na Ziemię zależy od jego położenia.

Nachylenie – kąt orbity w stosunku do równika. Satelita, który jest obracany bezpośrednio na równiku ma nachylenie zerowe. Jeżeli sonda przechodzi nad biegunów geograficznych (i nie magnetycznych), jego nachylenie wynosi 90 °.

Wszystko razem – wysokość, nachylenie i ekscentryczność – wyznaczyć ruch satelity i tym podobne z jego punktu widzenia będzie wyglądać ziemi.

high-Ziemia

Kiedy satelita osiągnie dokładnie 42164 km od centrum Ziemi (około 36 tysięcy. Km od powierzchni), to wchodzi do strefy, gdzie spotyka się z orbity rotacji planety. Jak porusza się maszyna w tym samym tempie, jak na Ziemi, że jest. E. jej okresu rewolucji wynosi 24 godzin, wydaje się, że pozostaje na swoim miejscu tylko na długości, chociaż może dryfować z północy na południe. Ten specjalny wysokiej orbicie geostacjonarnej nazywa.

Satelita porusza się w orbicie kołowej bezpośrednio nad równikiem (mimośród i nachylenia od zera) i względem Ziemi stoi. On zawsze jest położony nad samym punkcie na jego powierzchni.

Geostacjonarnej orbicie niezwykle cenne dla monitorowania pogody, a na niej satelity zapewniają ciągły przegląd tej samej powierzchni. Co kilka minut, AIDS meteorologiczne, takie jak GOES, dostarczają informacji o chmurach, pary wodnej i wiatrem, a stały przepływ informacji jest podstawą do monitorowania i prognozowania pogody.

Ponadto, urządzenia GEO może być przydatny do komunikacji (telefonia, telewizja, radio). GOES satelity zapewniają poszukiwania pracy i ratowanie Beacon, używany do pomocy w poszukiwaniu statków i samolotów w niebezpieczeństwie.

Wreszcie, wiele vysokoorbitalnyh satelity Ziemi monitorowania aktywności słonecznej i monitorowanie poziomów pól magnetycznych i promieniowania.

Obliczenie wysokości orbity geostacjonarnej

Satelita działa siła dośrodkowa F _p = (M v ^{_1: 2)} / R i grawitacyjnej siły F = _T (GM ₁ m ₂₎ / R ^2. Ponieważ te siły są równe, to jest możliwe, aby zrównać prawe strony i pokroić _1M masy. Wynikiem jest równaniem ² V = (GM ²⁾ / R. W związku z tym prędkość V = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Od orbity geostacjonarnej jest długością koło 2πr prędkość orbitalnej to V = 2πR / T.

Stąd, ^R3 = T ² g / (4π ^2).

Od T = 8,64×10 ^4, G = 6,673×10 ^{-11 nm2} / kg ^2, m = 5,98×10 ²⁴ kg, to R = 4,23×10 ⁷ m odjęcie od R. promień Ziemi, równe 6,38×10 ⁶ m, to jest możliwe, aby wiedzieć, że wysokość satelitów mucha wisi w jednym punkcie powierzchni – 3,59×10 ⁷ m.

punkt Lagrange'a

Inne wielkie orbity są punkt Lagrange'a, gdzie siła grawitacji ziemskiej jest kompensowany przez grawitację Słońca. Wszystko, co istnieje, równie przyciąga do tych ciał niebieskich i obraca się z naszej planety wokół gwiazdy.

Spośród pięciu punktów Lagrange'a w układzie Słońce-Ziemia, tylko dwa ostatnie, zwane L5 i L4, są stabilne. W pozostałej części satelity jest jak piłka zrównoważone na szczycie stromego wzgórza: dowolny niewielkie zaburzenie będzie go naciskać. Aby pozostać w stanie równowagi, sonda jest w potrzebie ciągłej regulacji. W ciągu ostatnich dwóch punktach Lagrange'a satelitów przyrównać do kulą w kuli: nawet po silnych zakłóceń, wrócą.

L1 znajduje się pomiędzy Ziemią a Słońcem, pozwala satelity, które są w nim, aby mieć stały przegląd naszej gwiazdy. SOHO obserwatorium słoneczne, satelita NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej, aby śledzić słońce od pierwszego punktu Lagrange'a 1,5 miliona kilometrów od Ziemi.

L2 znajduje się w tej samej odległości od Ziemi, ale jest za nią. Satelity w tym miejscu wymaga tylko jednego osłonę termiczną w celu ochrony przed światłem słonecznym oraz ciepłem. Jest to dobre miejsce do teleskopów kosmicznych, wykorzystywanych do badania natury Wszechświata poprzez obserwacje mikrofalowego promieniowania tła.

Trzeci punkt Lagrange'a znajduje się w przedniej części Ziemi po drugiej stronie słońca, tak że światło jest zawsze między nim i naszej planety. Satelita w tej pozycji nie będzie w stanie komunikować się z Ziemią.

Niezwykle stabilny czwarty i piąty punkt Lagrange'a w orbity planety w 60 ° do przodu i tyłu Ziemi.

Średniej orbicie Ziemi

Będąc bliżej Ziemi satelity poruszają się szybciej. Istnieją dwie orbity średnio-Earth: semi-synchroniczny i „Błyskawica”.

Przy czym wysokość latający satelity w orbicie synchronicznej pół? To jest prawie kołowy (niska mimośród) i usuwa się w odległości 26560 km od środka Ziemi (około 20200 km od powierzchni). Satelita na tej wysokości sprawia, że pełny obrót co 12 godzin. Przynajmniej jego ruchy Ziemia obraca się pod spodem. Przez 24 h, a przecina dwa identyczne punkty na równiku. Ta orbita jest spójna i bardzo przewidywalne. System wykorzystuje globalnego pozycjonowania GPS.

Orbit „wyładowaniami” (nachylenie 63,4 ° C) stosuje się w celu obserwacji w dużych szerokościach. Satelity geostacjonarne są dołączone do równika, więc nie nadają się do długodystansowych regionów północnych lub południowych. To dość ekscentryczna orbita: statek porusza się wzdłuż wydłużonej elipsy z Ziemią, znajduje się w pobliżu jednej krawędzi. Ponieważ satelita jest przyspieszane przez grawitację, porusza się bardzo szybko, gdy jest blisko naszej planety. Po usunięciu prędkość zwalnia, więc spędza więcej czasu w górnej części w orbicie najdalej od krawędzi Ziemi, odległość, która może osiągnąć 40 tys. Km. Okres orbitalny wynosi 12 godzin, ale około dwie trzecie czasu satelita spędza ponad jednej półkuli. Jak semi-synchroniczny orbita satelita przechodzi przez tą samą ścieżką co 24 godziny. Jest on używany do komunikacji w daleko na północ lub południe.

Low Earth

Większość satelitów naukowych, wiele stacji meteorologicznych i przestrzeń są w niemal okrągły niskiej orbicie Ziemi. Ich nachylenie zależy od monitorowania co robią. TRMM został uruchomiony w celu monitorowania tropikalny deszcz, więc ma stosunkowo niską skłonność (35 °), pozostając w pobliżu równika.

Wiele obserwacji z satelitów NASA mają prawie polarny orbity vysokonaklonnuyu. Kosmiczne porusza się wokół Ziemi od bieguna do bieguna o okresie 99 min. Połowę czasu przechodzi przez burtę dziennym planety i powrócić do nocy na słupie.

Jako ruch satelity Ziemia obraca się pod spodem. W czasie, gdy urządzenie przechodzi do oświetlonej części, to jest na powierzchni przylegającej do powierzchni przejściu ostatniej orbicie. W okresie 24-godzinnym satelitów polarnych obejmują większość Ziemi dwa razy, raz w ciągu dnia i raz w nocy.

Orbita Heliosynchroniczna

Podobnie jak geosynchroniczny satelity musi być powyżej równika, pozwalając im pozostać na jednym punkcie, okołobiegunowych mają możliwość pozostania w tym samym czasie. Ich orbity synchroniczne jest słońce – na przecięciu równika kosmicznych lokalnego czasu słonecznego jest zawsze taka sama. Na przykład, Terra satelita przechodzi nad Brazylią zawsze o godzinie 10:30. Następne skrzyżowanie po 99 minutach ponad Ekwador czy Kolumbii występuje również o 10:30 czasu lokalnego.

Orbita Heliosynchroniczna jest niezbędne do nauki, gdyż pozwala utrzymać kąt światła słonecznego padającego na powierzchnię Ziemi, choć będzie się różnić w zależności od sezonu. Spójność ta oznacza, że naukowcy mogą porównać kilka lat bez konieczności martwienia się o zbyt dużych skoków na pokrycie obrazów Jednorazowa latach planety, która może stworzyć iluzję zmiany. Bez słońca orbicie synchronicznej trudno byłoby śledzić je w czasie i zebrać informacje potrzebne do badania zmian klimatycznych.

Ścieżka z satelity jest bardzo ograniczona. Jeśli jest na wysokości 100 km, orbity musi mieć nachylenie 96 °. Każde odchylenie jest niedopuszczalne. Ponieważ opór atmosfery i siłą przyciągania Słońca i aparatury przebieralni orbicie Księżyca, należy regularnie regulować.

Umieścić na orbicie: uruchom

Uruchomienie wymaga energii, której wysokość zależy od lokalizacji wyrzutni, wysokości i nachylenia przyszłej trajektorii jego ruchu. Aby dotrzeć do zdalnego orbitę, wymagane jest, aby zużywać więcej energii. Satelity ze znacznym nachyleniem (na przykład, polarny) jest bardziej energochłonny, niż krąży na równiku. Umieścić na orbicie o niskim nachyleniu pomagając rotację Ziemi. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna porusza się pod kątem 51,6397 °. Jest to konieczne w celu zapewnienia, że prom kosmiczny i rosyjskie pociski były łatwiej dostać się do niej. Wysokość ISS – 337-430 km. Satelity polarne, z drugiej strony, za pomocą impulsu Ziemi nie dostać, więc wymagają one więcej energii, aby wspiąć się na tę samą odległość.

regulacja

Po uruchomieniu satelity należy dołożyć starań, aby utrzymać go w pewnej orbicie. Ponieważ Ziemia nie jest idealną kulą, jej grawitacja jest silniejsza w niektórych miejscach. Ta nierówność, oprócz przyciągania Słońca, Księżyca i Jowisza (najbardziej masywna planeta Układu Słonecznego), zmiany nachylenia orbity. Całej jego pozycja satelity GOES życia skorygowane trzy lub cztery razy. Urządzenia LEO NASA powinna dostosować swoje nachylenie rocznie.

Ponadto, w pobliżu ziemi satelity wpływa na atmosferę. Najwyżej położonej warstwy, choć dość rzadkie, mają wystarczająco silny opór wyciągnięcia im bliżej Ziemi. Wpływ siły ciężkości powoduje przyspieszenie satelitów. Z biegiem czasu, są one spalane w spiralę zatopienie niżej i szybciej do atmosfery, albo spaść z powrotem na Ziemię.

Opór powietrza jest silniejsza, gdy słońce jest aktywny. Podobnie jak powietrze w balonie rozszerza się i wzrasta po podgrzaniu, rozwija się i wzrasta atmosferę kiedy słońce daje dodatkową energię. Nieliczne warstw atmosfery wznieść i zająć ich miejsce gęstszą. Dlatego satelity krążące wokół Ziemi powinna zmienić swoją pozycję o cztery razy w roku, aby zrekompensować oporu atmosferycznego. Kiedy maksimum aktywności słonecznej, położenie urządzenia muszą dostosować się co 2-3 tygodnie.

przestrzeń gruzu

Trzecim powodem, zmuszając mnie do orbity – kosmicznego gruzu. Jednym z łączności satelitarnej Iridium zderzył się z non-funkcjonującego rosyjskiego statku kosmicznego. Rozpadały się, tworząc chmurę śmieci składającego się z więcej niż 2500 części. Każdy element został dodany do bazy danych, która obejmuje obecnie ponad 18.000 obiektów pochodzenia antropogenicznego.

NASA uważnie śledzi wszystko, co mogłoby stanąć na drodze satelitów, tj. A. Ze względu na gruz wielokrotnie musiał zmienić orbitę.

Mission Control Center inżynierowie monitorować stan satelitów i kosmicznego gruzu, które mogą kolidować z ruchem i jak wymaga starannego zaplanowania manewrowanie. Te same plany zespołu i wykonuje manewry, aby dostosować nachylenie i wysokość satelity.