Na kateri nadmorski višini, ki plujejo pod satelitov, izračun orbita, hitrost in smer gibanja

Tako kot sedeži v gledališču omogoči drugačen pogled na zastopanost različnih orbitah satelitov zagotoviti perspektivo, od katerih vsak ima svoj namen. Nekateri se zdi, da visi nad točko na površini, ki jih zagotavlja stalen pregled ene strani Zemlje, medtem ko drugi kroženje okoli našega planeta, en dan krivino preko več lokacijah.

Vrste orbit

Na kateri nadmorski višini, ki plujejo satelitov? Obstajajo 3 vrste zemeljskih orbitah: visoka, srednja in nizka. Pri visokih najbolj oddaljen od površine, so na splošno veliko vreme in nekatere komunikacijske satelite. Sateliti krožijo okoli srednje zemeljsko orbito vključujejo navigacijo in poseben namen za spremljanje določeno regijo. Večina znanstvenih vesoljsko plovilo, vključno s sistemom za spremljanje površinske flote NASA Zemlje, je v nizki orbiti.

Glede na to, kako visoko leteče satelitov je odvisna od hitrosti njihovega gibanja. Kot ste pristop Zemlja teža postane močnejši in hitrejši pretok. Na primer, NASA Aqua satelitsko traja približno 99 minut, da letijo po vsem svetu na približno 705 km, in meteorološka enota, na oddaljeni 35786 km od površine, da bi bilo potrebno 23 ur, 56 minut in 4 sekunde. Na razdalji 384,403 km od središča Zemlje je Luna konča eno revolucijo v 28 dneh.

aerodinamični paradoks

Sprememba satelitsko višina jo spreminja tudi v hitrosti orbiti. Tu je paradoks. Če je satelitski operater želi povečati svojo hitrost, da ne more samo zagnati motorje za pospešek. To bo povečalo orbite (in višino), kar bo vodilo do zmanjšanja hitrosti. Namesto tega bi morali zagnati motor v nasprotni smeri gibanja satelita, tj. E. Za izvedbo ukrepa, ki bi počasi premika vozilo na Zemlji. Takšen ukrep se bo preselila v nadaljevanju, da se bo povečala hitrost.

značilnosti tirnice

Poleg višine, je pot gibanja satelita značilna ekscentričnosti in naklona. Prvo se nanaša na obliko orbito. Satelitski nizke ekscentričnost premika vzdolž poti v bližini krožno. Ekscentrični orbiti je eliptična. Razdalja od vesoljskega plovila na Zemljo je odvisno od njegovega položaja.

Naklon - naklon orbite glede na ekvatorju. Satelit, ki se vrti neposredno nad ekvatorjem, ima ničelno naklon. Če vesoljsko plovilo prehaja preko severnega in južnega pola (geografskih in magnetnih ne), njen naklon je 90 °.

Vse skupaj - višina, ekscentričnost in naklon - določi gibanje satelita in podobno iz njegovega zornega kota bo izgledal zemlji.

visoko Zemlja

Ko je satelit doseže natanko 42.164 km od Zemlje centra (okoli 36 tisoč evrov. Km od površine), da vstopi v območje, kjer se sreča orbito vrtenja planeta. Kot stroj premika z enako hitrostjo, kot je Zemlja, da je. E. Njegova obdobje revolucije je 24 ur, se zdi, da ostane na mestu za samo dolžino, čeprav se lahko oddaljijo od severa do juga. To posebno visoko orbito se imenuje geostacionarnih.

Satelitski premika v krožnem orbiti neposredno nad ekvatorju (ekscentričnost in naklon nič) in glede na Zemljo miruje. On je vedno nahaja nad isto točko na svoji površini.

Geostacionarni orbiti izjemno dragocena za spremljanje vremena, kot satelitov njih zagotavlja stalno pregled iste površine. Vsakih nekaj minut, meteorološki pripomočki, kot so GOES, ki zagotavljajo informacije o oblakih, vodno paro in vetra ter stalnega pretoka informacij je osnova za spremljanje in napovedovanje vremena.

Poleg tega lahko GEO naprave koristno za komuniciranje (telefonijo, televizijo, radio). GOES sateliti zagotavljajo pri iskanju zaposlitve in reševanja svetilnik, ki se uporablja za pomoč pri iskanju ladij in letal v stiski.

Končno, veliko vysokoorbitalnyh Earth sateliti so spremljanje sončne aktivnosti in spremljanje ravni magnetnega polja in sevanja.

Izračun višine geostacionarni orbiti

Satelit deluje centripetalna sila F _p = (m proti ₁ ²⁾ / R in gravitacijska sila F _t = (GM ₁ m ₂₎ / ^R2. Ker so te sile enaka, je mogoče enačiti s prave strani in jih narežemo na ₁ M maso. Rezultat je enačba proti ² = (GM ²⁾ / R. Zato je hitrost v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Ker geostacionarni orbiti je dolžina kroga 2πr orbitalna hitrost je v = 2πR / T.

Zato, ^R3 = ^T2 GM / (4π ^2).

Ker T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, potem je R = 4,23x10 ⁷ m odšteje od R. polmerom zemlje, enaka 6,38x10 ⁶ m, je možno vedeti sateliti višinskih letenje visi na eni točki površine - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange točka

Drugi Velika orbite so Lagrange točka, kjer je sila zemeljske gravitacije nadomestiti s Sončeve gravitacije. Vse, kar obstaja, enako privlači teh nebesnih teles in se vrti z našega planeta okoli zvezde.

Od petih Lagrangeovi točk v sistemu Sonce-Zemlja, samo zadnja dva, ki se imenuje L5 in L4, so stabilni. V preostalem delu satelita je kot žogo uravnotežen na vrhu strmega hriba: vsaka rahla perturbacija ga bo spodbudilo. Da ostane v uravnoteženem stanju, vesoljsko plovilo je treba nenehno prilagajanje. V zadnjih dveh točkah satelitov Lagrangevih primerljiv z žogo v posesti: tudi po močni motnje, bodo prišli nazaj.

L1 se nahaja med Zemljo in Soncem, omogoča sateliti, ki so v njem, da imajo stalen pregled nad naše zvezde. SOHO sončna observatorij, NASA satelit, Evropska vesoljska agencija za sledenje soncu iz prvega Lagrange točke 1,5 milijona kilometrov od Zemlje.

L2 se nahaja na isti razdalji od Zemlje, vendar pa je za njo. Sateliti na tej lokaciji zahteva samo en toplotni ščit za zaščito pred sončno svetlobo in toploto. To je dober kraj za vesoljskih teleskopov, ki se uporabljajo za preučevanje naravo vesolja skozi opazovanja sevanja v mikrovalovno ozadje.

Tretja lagrangeeva točka nahaja pred Zemlje na drugi strani sonca, tako da je svetloba vedno med njim in našega planeta. Satelitski v tem položaju ne bo mogel komunicirati z Zemljo.

Zelo stabilna četrti in peti Lagrange točka orbitalni poti planeta v 60 ° naprej in za Zemljo.

Srednje zemlja orbito

Biti bližje Zemlji, sateliti hitreje. Obstajata dve srednje Earth orbit: semi-sinhrono, in "Lightning".

Na kaj višina plujejo satelitov v pol-sinhroni orbiti? To je skoraj krožna (nizko ekscentričnost) in odstranimo na razdalji 26560 km iz središča zemeljske (približno 20.200 km nad površjem). Satelit na tej višini omogoča popolno rotacijo vsakih 12 ur. Vsaj njegovi gibi se Zemlja vrti pod njim. Za 24 ur in seka dva enaka točke na ekvatorju. Ta orbita je dosleden in zelo predvidljiva. Sistem uporablja globalno pozicioniranje GPS.

Orbit "strele" (poševnega 63,4 °) se uporablja za opazovanje v velikih širinah. Geostacionarne satelite so pritrjeni na ekvatorju, tako da niso primerni za dolge razdalje severnih in južnih regijah. Ta orbita je zelo ekscentrična: vesoljsko plovilo premika vzdolž podolgovate elipse z zemljo, ki se nahaja blizu enega roba. Ker je satelit pospešeno s pomočjo težnosti, se premika zelo hitro, ko je v bližini našega planeta. Ko izbrišete hitrost upočasni, tako da preživi več časa na vrhu orbite v najbolj oddaljen od roba Zemlje, je razdalja, na katero se lahko doseže 40 tisoč. Km. orbitalna perioda je 12 ur, pa približno dve tretjini časa satelitski preživi več kot eno poloblo. Kot semi-sinhrono orbito satelit potuje po isti poti vsakih 24 ur. Uporablja se za komunikacijo v skrajnem severu ali jugu.

nizko Earth

Večina znanstvenih satelitov, veliko meteoroloških in vesoljski postaji so v bližini krožnega nizko Zemljino orbito. Njihov naklon je odvisen od spremljanja, kaj počnejo. TRMM je bil uveden za spremljanje tropski dež, tako da ima relativno nizko nagiba (35 °), medtem ko ostaja v bližini ekvatorja.

Številne pripombe iz NASA sateliti imajo skoraj polarno orbito vysokonaklonnuyu. Vesoljsko vozilo premika po zemlji od pola do pola z dolžino 99 min. Polovico časa, da teče čez rob daylight planeta, in vrne v noči na drogu.

Kot gibanja satelita Zemlja vrti pod njim. Do takrat, ko naprava začne z osvetljen del, to je na območju, ki meji na območje prehoda zadnjega orbito. V 24-urnem obdobju polarnih sateliti pokrivajo večino Zemlje dvakrat, enkrat na dan in enkrat ponoči.

Sun-sinhroni orbiti

Tako kot geostacionarnih satelitov mora biti nad ekvatorjem, kar jim omogoča, da ostanejo na eni točki, polarni-orbiti imajo sposobnost, da ostanejo v istem času. Njihova orbita je sonce, sinhroni - na stičišču ekvator vesoljsko vozilo lokalnem sončnem času je vedno enaka. Na primer, Terra satelit prečka Braziliji vedno ob 10:30. Naslednji križišče po 99 minutah več kot Ekvadorju ali Kolumbija pojavlja tudi ob 10:30 po lokalnem času.

Sun-sinhrono orbito je potrebno za znanost, saj omogoča, da se ohrani kota sončne svetlobe, ki pade na površino Zemlje, čeprav bo odvisna od sezone. Ta skladnost pomeni, da lahko znanstveniki primerjate več let, ne da bi morali skrbeti prevelikih skokov v pokrivanje enkratnih slike planeta let, ki lahko ustvarijo iluzijo sprememb. Brez sonca, sinhrono orbito bi bilo težko slediti skozi čas, in za zbiranje informacij, potrebnih za preučevanje podnebnih sprememb.

Pot satelita je zelo omejena. Če je na višini 100 kilometrov, mora orbita imeti naklon 96 °. Vsako odstopanje je nesprejemljivo. Od upora atmosfere in privlačne sile Sonca in spreminjajoče aparata orbito Lune, je treba redno posodabljati.

V orbito: Launch

Začetek zahteva energijo, katerega višina je odvisna od lokacije odskočišče, višine in naklona prihodnje poti njegovega gibanja. Da bi dosegli oddaljene orbito, je potrebno, da porabijo več energije. Sateliti s precejšnjim naklonom (npr polarna) je bolj porabo energije tistih kroženje nad ekvatorju. V orbito z nizkim naklonom pomoč Zemljino rotacijo. Mednarodna vesoljska postaja se premika pod kotom 51,6397 °. To je potrebno, da se zagotovi, da so space shuttle in ruske rakete lažje priti do nje. Višina ISS - 337-430 km. Polar sateliti, na drugi strani, s pomočjo utrip Zemlje ne dobijo, zato potrebujejo več energije za vzpon na enaki razdalji.

prilagoditev

Po uvedbi satelita je treba prizadevati, da ga držijo na določeni orbiti. Ker Zemlja ni popolna krogla, njegova teža je močnejši v nekaterih mestih. Ta neenakomernost, poleg privlačnosti sonca, lune in Jupitrom (najbolj množično planet Sončevega sistema), spreminja nagib orbite. Skozi njegova življenjska doba položaj GOES sateliti popravljena trikrat ali štirikrat. LEO NASA naprave mora prilagoditi svojo nagib letno.

Poleg tega so v bližini-Earth satelitov vpliva na vzdušje. Vrhnji plasti, čeprav so precej redki, imajo dovolj močan odpor do črpanja jim bližje Zemlji. Vpliv težnosti vodi do pospeševanja satelitov. Sčasoma so spali v spiralo tone nižje in hitreje v ozračje, ali pa pade nazaj na Zemljo.

Zračni upor je močnejša, ko je sonce aktivna. Tako kot zrak v balon širi in dviga, ko je segreto, širi in dviguje vzdušje, ko je sonce ji daje dodatno energijo. Redki atmosferske plasti vzpnemo in svoje mesto gostejša. Zato so sateliti krožijo okoli Zemlje bi moral spremeniti svoj položaj približno štirikrat letno nadomestilo za atmosferskega upora. Ko največja sončna aktivnost, položaj naprave morajo prilagoditi vsake 2-3 tedne.

prostor za smeti

Tretji razlog, me silijo v orbiti - vesoljskih odpadkov. Eno od sporočil satelitskega Iridium trčil nedelujočega ruskega vesoljskega plovila. Ti narazen, ustvarja oblak ostankov, ki sestoji iz več kot 2500 delov. Vsak element je bil dodan v bazo podatkov, ki sedaj vključuje več kot 18.000 predmetov antropogenega izvora.

NASA pozorno spremlja vse, kar bi lahko dobili na poti satelitov, tj. A. Zaradi naplavin so že večkrat morali spremeniti orbito.

Center Mission Control inženirji spremlja stanje satelitov in vesoljskih odpadkov, ki lahko ovira gibanja in kot to zahteva skrbno načrtovanje umikanja manevrov. Ista ekipa načrtuje in izvaja manevre za nastavitev nagiba in višine satelita.