Na kojoj visini leti satelita, proračun orbite, brzine i smjera kretanja

Baš kao što su mjesta u pozorištu omogućiti drugačiji izgled na zastupljenost različitih orbite satelita pružaju perspektivu, od kojih svaki ima svoju svrhu. Neki izgleda da visi preko tačke na površini, oni pružaju konstantan pregled jednoj strani Zemlje, dok su ostali kruže oko naše planete, jednog dana prelet preko više lokacija.

vrste orbita

Na kojoj visini leti satelita? Postoje 3 vrste zemlje orbita: visoka, srednja i niska. Na visokim najdalje od površine su generalno mnogo vremenu i neki komunikacije satelita. Satelita koji kruže srednje Zemljinoj orbiti uključuju navigaciju i posebne dizajniran za praćenje određenu regiju. Većina naučne svemirski brod, uključujući sistem za praćenje površine flotu NASA Zemlji, u niskoj orbiti.

Ma koliko visoko leti satelita zavisi od brzine njihovog kretanja. Kao što se približavate Zemlju gravitacije postaje jača, i brže kretanje. Na primjer, NASA Aqua satelit traje oko 99 minuta da lete oko planete na oko 705 km, a meteorološke jedinice, na udaljeni 35786 km od površine, to bi zahtijevalo 23 sati, 56 minuta i 4 sekunde. Na udaljenosti od 384.403 km od centra Zemlje Mjeseca završi jedan revoluciju u 28 dana.

aerodinamički paradoks

satelit promjene nadmorske visine i mijenja ga u brzinu orbiti. Tu i tamo je paradoks. Ako je satelitski operater želi povećati svoju brzinu, on ne može samo pokrenuti motore za ubrzanje. To će povećati orbitu (i visina), što će dovesti do smanjenja brzine. Umjesto toga, trebalo bi pokrenuti motor u suprotnom smjeru kretanja satelita, tj. E. Da bi izveli radnje koje bi mogle usporiti vozila koje se kreće na Zemlji. Takav postupak će se kretati ispod koje će povećati brzinu.

karakteristike orbite

Osim visine, put kretanja satelita odlikuje ekscentričnosti i sklonost. Prvi se odnosi na oblik orbite. Satelitski niske ekscentričnost kreće duž putanje blizu kružna. Ekscentrični orbiti je eliptičan. Udaljenost od svemirskog broda na Zemlju ovisi o njegovoj poziciji.

Nagiba - ugao orbite u odnosu na ekvator. Satelita, koji se rotira direktno iznad ekvatora, ima nula nagib. Ako je svemirski brod prelazi preko severnom i južnom polu (geografski i magnetski ne), nagib je 90 °.

Svi zajedno - visina, ekscentričnosti i sklonost - odrediti kretanje satelita i kao iz njegovog ugla će izgledati kao zemlju.

high-Earth

Kada je satelit dostigne tačno 42164 km od centra Zemlje (oko 36 tisuća. Km od površine), ulazi u zonu u kojoj ispunjava rotacije orbitu planete. Kao mašina kreće istom brzinom kao i Zemlja, koja je. E. Njegova period revolucije je 24 sata, čini se da ostaje na snazi samo na dužini, iako se može drift od sjevera prema jugu. Ova posebna višu orbitu se zove geosinhronoj.

Satelit kreće u kružnoj orbiti direktno iznad ekvatora (ekscentričnost i sklonost nula) iu odnosu na Zemlji miruje. On se uvijek nalazi iznad iste tačke na površini.

Geostacionarnoj orbiti izuzetno vrijednog meteorološkog monitoringa, kao sateliti tome osigurati kontinuirani pregled iste površine. Svakih nekoliko minuta, meteorološke pomoći, kao što su IDE, pružaju informacije o oblaka, vodene pare i vjetra, kao i stalni protok informacija je osnova za praćenje i vremenske prognoze.

Osim toga, GEO uređaji mogu biti korisni za komunikacije (telefonija, televizija, radio). GOES sateliti pružaju traženja posla i spašavanja svetionik, koji se koriste za pomoć u traženju brodova i aviona u nevolji.

Konačno, mnogi vysokoorbitalnyh Zemlji satelita prate Sunčeve aktivnosti i praćenje nivoa magnetnog polja i zračenja.

Obračun visine geostacionarnoj orbiti

Satelit djeluje centripetalna sila F _p = (M v ₁ ²⁾ / R i gravitacijska sila F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Od ove sile su jednake, moguće je da se izjednači desne strane i isecite ga na ₁ M masu. Rezultat je jednadžba v ² = (GM ²⁾ / R. Stoga je brzina v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

S obzirom da je geostacionarnoj orbiti je dužina kruga 2πr orbitalna brzina je v = 2πR / T.

Stoga, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Od T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, onda R = 4,23x10 ⁷ m oduzimanjem od R. Zemlje radijus, jednak 6,38x10 ⁶ m, moguće je znati nadmorskoj visini sateliti fly visi na jednoj tački površine - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange point

Drugi veliki orbite su Lagrange tačke, gdje je sila Zemljine gravitacije kompenzuje Sunca gravitacije. Sve to postoji, jednako privlače takvi nebeskih tijela i rotira sa naše planete oko zvezde.

Od pet Lagranžovim poena u Sun-Zemlje sistem, samo zadnja dva, koji se zove L5 i L4, su stabilni. U ostatku satelita je kao lopta uravnotežena na vrhu strmog brda: bilo blago perturbacije će ga gurnuti. Da ostanu u uravnoteženom stanju, svemirski brod ima potrebu stalnog prilagođavanja. U posljednje dvije tačke Lagrange satelita uporedio na bal u lopte: čak i nakon jakog poremećaj, oni će se vratiti.

L1 se nalazi između Zemlje i Sunca, omogućava satelita koji su u njemu, da imaju stalni pregled naših zvijezda. SOHO solarna opservatorija, satelit NASA-e, Europske svemirske agencije za praćenje suncu od prvog Lagrange tačke 1,5 milijuna kilometara od Zemlje.

L2 se nalazi na istoj udaljenosti od Zemlje, ali je iza nje. Sateliti na ovoj lokaciji potreban je samo jedan toplotni štit za zaštitu od sunca svjetlosti i topline. Ovo je dobro mjesto za svemirskih teleskopa, koji se koriste za proučavanje prirode Svemira kroz opservacije mikrovalna pozadinskog zračenja.

Treći Lagranžijan trenutku nalazi ispred Zemlje na drugoj strani Sunca, tako da je svjetlo uvijek između njega i našeg planeta. Satelit u ovom položaju neće moći komunicirati sa Zemljom.

Izuzetno stabilan četvrti i peti Lagrange trenutku u orbitalnoj putanji planete u 60 ° ispred i iza Zemlje.

Srednji Zemljinoj orbiti

Biti bliže Zemlji, satelite brže. Postoje dvije srednje orbiti: semi-sinkroni, i "Munja".

Na kojoj visini leti satelita u polu-sinkroni orbiti? To je skoro kružna (Nisko ekscentričnosti) i odveli na udaljenosti 26560 km od centra Zemlje (oko 20200 km iznad površine). Satelita na ovoj visini čini kompletan rotacije svakih 12 sati. Barem njegovo kretanje Zemlje rotira ispod. Za 24 h, a presijeca dvije identične točke na ekvatoru. Ovo orbita je u skladu i vrlo predvidljiv. Sistem koristi globalno pozicioniranje GPS.

Orbit "Lightning" (nagib 63,4 °) se koristi za posmatranje u visokim geografskim širinama. Geostacionarnih satelita su priključeni na ekvatoru, tako da nisu pogodni za duge staze sjevernoj ili južnoj regijama. Ovo orbita je prilično ekscentričan: svemirski brod kreće duž izdužene elipse sa Zemljom, nalazi se u blizini jedne ivice. S obzirom da je satelit ubrzava gravitacije, kreće se vrlo brzo kada je blizu naše planete. Kada izbrišete brzina usporava, tako da provodi više vremena na vrhu orbite u najdalje od ruba Zemlje, udaljenost do koje može doći do 40 hiljada. Km. orbitalni period je 12 sata, ali oko dvije trećine vremena satelita provodi preko jednog hemisferi. Kao polu-sinkroni orbiti satelit prolazi kroz isti put svakih 24 sata. Koristi se za komunikaciju na krajnjem sjeveru ili jugu.

niske Earth

Većina naučnog satelita, mnoge meteorološke i svemirsku stanicu su u blizini kružnog niskoj orbiti oko Zemlje. Njihov nagib ovisi o praćenju šta rade. TRMM je pokrenuta za praćenje tropska kiša, tako da ima relativno nisku sklonost (35 °), dok je preostalih blizu ekvatora.

Mnogi zapažanja iz NASA satelita imaju gotovo polarnu orbitu vysokonaklonnuyu. Svemirski brod okreće oko Zemlje od pola do pola sa rokom od 99 min. Pola vremena prelazi preko dnevne svjetlosti strane planete, i vratiti u noći na pola.

Kao kretanje satelita Zemlja se okreće ispod. Do trenutka kada je jedinica ulazi u osvijetljeni dio, to je iznad područje uz područje prolaz svojoj posljednjoj orbite. Tokom 24-satnog perioda polarnih satelita pokriva većinu Zemlji dva puta, jednom po danu i jednom noću.

Sun-sinkroni orbiti

Baš kao što geosinhronoj satelita mora biti iznad ekvatora, što im omogućava da ostanu na jednom trenutku polarne orbiti imaju sposobnost da ostane u isto vrijeme. Njihova orbiti je sunce-sinkroni - na raskrsnici od ekvatora svemirskog broda lokalnom solarne vrijeme je uvijek isti. Na primjer, Terra satelit prelazi Brazil uvijek u 10:30 sati. Sljedećem raskrižju, nakon 99 min preko Ekvador ili Kolumbija se javlja u 10:30 po lokalnom vremenu.

Sun-sinkroni orbiti je potrebno za nauku, jer omogućava da se održi ugla sunce pada na površini Zemlje, iako će varirati ovisno o sezoni. Ovo dosljednost znači da naučnici mogu uporediti za nekoliko godina, bez brige o prevelike skokove u pokrivanju jednokratni slike planete godina, što može stvoriti iluziju promjena. Bez sunca-sinkroni orbiti da bi bilo teško pratiti ih tokom vremena, i da prikupi informacije koje su potrebne za proučavanje klimatskih promjena.

Putanja satelita je vrlo ograničena. Ako je na nadmorskoj visini od 100 km i nagiba orbite treba da bude 96 °. Svako odstupanje je neprihvatljivo. Budući da je otpor atmosfere i atraktivne sila Sunca i orbite mijenjanje aparat Mjeseca, ona se mora redovno prilagoditi.

Put u orbitu: Launch

Lansiranje zahteva energiju, čiji iznos ovisi o lokaciji za lansiranje, visinu i nagib buduća putanja njegovog kretanja. Da bi se postigao daljinski orbitu, potrebno je da troše više energije. Sateliti sa značajnim nagibom (npr polarna) je više potrošnje energije od onih koje kruže iznad ekvatora. Put u orbitu sa malim nagibom pomaganja Zemljine rotacije. Međunarodne svemirske stanice kreće pod uglom 51,6397 °. To je potrebno kako bi se osiguralo da je space shuttle i ruske rakete su lakše doći do nje. Visinu ISS - 337-430 km. Polar satelita, s druge strane, putem puls Zemlje ne dobiju, pa im je potrebno više energije da se popne na istoj udaljenosti.

podešavanje

Nakon lansiranja satelita potrebno je uložiti napore kako bi se na određenoj orbiti. Budući da Zemlja nije savršena sfera, njegova gravitacija je jača u nekim mjestima. Ovo neravnine, pored privlačnost Sunca, Meseca i Jupitera (najmasovniji planeta Sunčevog sustava), mijenja nagib orbite. Tokom svog života poziciji GOES satelita ispravljena tri ili četiri puta. LEO NASA uređaje treba prilagoditi svoj s godišnje.

Osim toga, u blizini Zemlje satelita utiče na atmosferu. Najviši slojevi, iako prilično oskudni, imaju dovoljno jak otpor da bi privukli ih bliže Zemlji. Učinak gravitacije dovodi do ubrzanja satelita. Tokom vremena, oni su spaljeni u spirali tone niže i brže u atmosferu, ili se vratiti na Zemlju.

otpor vazduha je jača kada je aktivan sunce. Baš kao što je zrak u balon se širi i raste kada se zagrije, širi i raste atmosfera kada sunce daje dodatnu energiju. Sparse atmosferski slojevi se uzdigne i zauzmu svoje mjesto gušći. Stoga, satelita koji kruže oko Zemlje treba da promeni svoj stav oko četiri puta godišnje kako bi nadoknadio atmosferske drag. Kada solarni maksimum aktivnosti, položaj uređaja morati prilagoditi svaka 2-3 tjedna.

svemirskog otpada

Treći razlog, zbog čega mi je u orbitu - svemirskog otpada. Jedan od komunikacije satelita Iridium sudario sa nefunkcionalnu ruski svemirski brod. Su raskinuli, stvarajući krhotine oblak koji se sastoji od više od 2.500 dijelova. Svaki proizvod je dodan u bazu podataka, koja sada uključuje više od 18.000 predmeta antropogenog porijekla.

NASA pažljivo prati sve što se moglo dobiti na putu satelita, tj. A. S obzirom na krhotine su u više navrata morao da promeni orbitu.

Kontrolni centar misije inženjera prati stanje satelita i svemirskog otpada, koje mogu ometati kretanje i po potrebi pažljivo planirati dvosmislen manevre. Isto planovi tim i obavlja manevre za podešavanje nagiba i visine satelita.