La ce altitudine de sateliți de zbor, calcul orbită, viteza și direcția de deplasare

La fel ca și scaunele din teatru permit aspect diferit la reprezentarea diferitelor orbite ale sateliților oferă perspectivă, fiecare dintre care are propriul scop. Unii par a fi suspendate peste punctul de pe suprafața, ele oferă o imagine de ansamblu constantă a unei părți a Pământului, în timp ce cealaltă circling în jurul planetei noastre, o matura zi, peste mai multe locații.

tipuri de orbite

La ce altitudine de zbor sateliți? Exista 3 tipuri de orbite de pământ: înaltă, medie și joasă. La cel mai îndepărtat de mare de la suprafață sunt, în general, vremea de multe și unii sateliți de comunicații. Sateliții care orbitează orbita terestră medie includ navigație și special concepute pentru monitorizarea o anumită regiune. Cele mai multe științifice spațiale, inclusiv sistemul de monitorizare a flotei de suprafață a Pământului NASA, este într - o orbită joasă.

Indiferent de cât de mare de sateliți de zbor depinde de viteza de deplasare a acestora. Pe măsură ce se apropie de gravitatea Pământului devine mai puternică, și mai rapidă mișcare. De exemplu, satelitul NASA Aqua durează aproximativ 99 de minute pentru a zbura in jurul planetei, la aproximativ 705 km, iar unitatea meteorologică, la o distanță 35786 km de la suprafață, ar necesita 23 de ore, 56 de minute și 4 secunde. La o distanță de 384,403 km de centrul Pământului Luna completează o revoluție în 28 de zile.

paradox aerodinamic

schimbare de altitudine prin satelit, de asemenea, acesta modifică într-o viteză orbită. Aici există un paradox. În cazul în care operatorul prin satelit vrea să crească viteza lui, el nu poate rula doar motoarele de accelerare. Acest lucru va crește orbita (și înălțimea), ceea ce va duce la o scădere a vitezei. În schimb, ar trebui să rulați motorul în direcția opusă de mișcare a satelitului, adică. E. Pentru a efectua o acțiune care ar încetini vehiculul aflat în mișcare pe Pământ. O astfel de acțiune se va muta de mai jos, care va crește viteza.

Caracteristici orbitele

În plus față de înălțimea, calea de mișcare a satelitului este caracterizat prin excentricitate și înclinare. Prima se referă la forma orbitei. Satelit se misca mici excentricitate de-a lungul unei traiectorii aproape circulară. Orbita excentric este eliptică. Distanța de la nave spațiale pe Pământ depinde de poziția sa.

Inclinatia - unghiul orbitei față de ecuator. Satelitul, care este rotit direct peste ecuator, are o pantă zero. În cazul în care nava trece peste polii nord și sud (geografice și magnetice nu), înclinarea acestuia este de 90 °.

Toate împreună - înălțimea, excentricitate și înclinarea - determină mișcarea satelitului și altele asemenea din punctul său de vedere va arăta pământul.

De mare Pământ

Când satelitul ajunge exact 42164 km de centrul pământului (aproximativ 36 mii. Km de la suprafață), intră în zona unde se întâlnește orbita de rotație a planetei. Pe măsură ce se deplasează mașină la aceeași viteză ca și Pământul, adică. Perioada E. ei de revoluție este de 24 de ore, se pare că stă în loc doar pe longitudine, deși poate deriva de la nord la sud. Această orbită specială de mare este numit geostaționară.

Mișcările de satelit într-o orbită circulară direct deasupra ecuatorului (excentricitatea și înclinarea zero) și în raport cu Pământul stă nemișcat. El este întotdeauna situat deasupra același punct de pe suprafața sa.

orbita geostaționară extrem de valoros pentru monitorizarea vremii, deoarece sateliții pe acesta oferă imagine de ansamblu continuă aceeași suprafață. La fiecare câteva minute, ajutoarele meteorologice, cum ar fi GOES, oferă informații despre nori, vapori de apă și de vânt, și fluxul constant de informații reprezintă baza pentru monitorizarea și prognoză meteo.

În plus, dispozitivele GEO pot fi utile pentru comunicare (telefonie, televiziune, radio). GOES sateliți furnizați serviciul de căutare de locuri de muncă și de baliză de salvare, folosite pentru a ajuta la căutarea navelor și aeronavelor în primejdie.

În cele din urmă, mulți sateliți Pământului vysokoorbitalnyh monitorizează activitatea solară și monitorizează nivelurile câmpurilor magnetice și a radiațiilor.

Calculul înălțimii orbita geostaționară

Satelitul funcționează centripetă forță F _p = (M v ₁ ²⁾ / R și forța gravitațională F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Din moment ce aceste forțe sunt egale, este posibil să se echivaleze laturile drepte și să le taie în masă ₁ M. Rezultatul este ecuația v ² = (GM ²⁾ / R. Prin urmare , viteza v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Deoarece orbita geostaționară este o lungime cerc 2πr Viteza orbitală este v = 2πR / T.

Prin urmare, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Deoarece T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, atunci R = 4,23x10 ⁷ m Scăzând de R. raza Pământului, egal 6,38x10 ⁶ m, este posibil să se cunoască sateliții de altitudine zbura agățat pe un punct al suprafeței - 3,59x10 ⁷ m.

punctul Lagrange

Alte orbite mari sunt punctul Lagrange, unde forța gravitațională a Pământului este compensată de gravitatea Soarelui. Tot ceea ce este, a atras în mod egal acestor corpuri cerești și se rotește cu planeta noastră în jurul stelei.

Din cele cinci puncte Lagrangianului în sistemul Soare-Pământ, doar ultimele două, numit L5 și L4, sunt stabile. În restul satelitului este ca o minge echilibrat pe vârful unui deal abrupt: orice perturbație ușoară va împinge. Pentru a rămâne într-o stare de echilibru, nava are nevoie de ajustare constantă. În ultimele două puncte ale sateliților Lagrange asemănată cu o minge în minge: chiar și după o tulburare puternică, ei vor veni înapoi.

L1 este situat între Pământ și Soare, permite sateliților, care sunt în ea, pentru a avea o imagine de ansamblu constantă a stelei noastre. Observatorul solar SOHO, satelitul NASA, Agenția Spațială Europeană pentru a urmări soarele de la primul punct Lagrange 1,5 milioane de kilometri de Pământ.

L2 este situat la aceeași distanță de Pământ, dar se află în spatele ei. Sateliții în această locație necesită doar un singur scut de căldură pentru a fi protejat de lumina soarelui și de căldură. Acesta este un loc bun pentru telescoape spatiale, folosite pentru a studia natura Universului prin observarea radiației de fond de microunde.

Un al treilea punct Lagrangianul situat în fața Pământului pe cealaltă parte a soarelui, astfel încât lumina este întotdeauna între el și planeta noastră. Satelitul în această poziție nu va fi capabil să comunice cu Pământul.

Punct extrem de stabil al patrulea și al cincilea Lagrange în calea orbitala a planetei în 60 ° fața și în spatele Pământului.

orbită terestră medie

Fiind mai aproape de Pământ, sateliții se miște mai repede. Există două orbita medie Pământ: semi-sincron, și „fulger“.

La ce altitudine zboară sateliți într-o orbită semi-sincron? Este aproape circulară (excentricitate redusă) și îndepărtat la o distanță de 26560 km de centrul Pământului (aproximativ 20200 km deasupra suprafeței). Satelit la această altitudine face o rotație completă la fiecare 12 ore. Cel puțin mișcările Pământului se rotește dedesubt. Timp de 24 de ore și se intersectează două puncte identice pe ecuator. Această orbită este consistentă și extrem de previzibil. Sistemul folosește de poziționare globală GPS.

Orbit "Lightning" (înclinație 63,4 °) este folosit pentru a observa in latitudini mari. sateliți geostaționari sunt atașate la ecuator, astfel încât acestea nu sunt potrivite pentru distanțe lungi regiunile nordice sau sudice. Aceasta orbita este destul de excentric: nava se deplasează de-a lungul unei elipse alungite cu Pământul, situat în apropiere de o margine. Deoarece satelitul este accelerat prin gravitație, se misca foarte repede atunci când este aproape de planeta noastră. Când ștergeți viteza încetinește, astfel încât el petrece mai mult timp în partea de sus a orbitei în cel mai îndepărtat de la marginea Pământului, distanța până la care poate ajunge la 40 mii. Km. perioada orbitala este de 12 ore, dar aproximativ două treimi din momentul în care satelitul petrece peste o emisferă. La fel ca și semi-sincron orbita satelitului trece prin aceeași cale la fiecare 24 de ore. Este folosit pentru comunicarea în extremitatea nord sau sud.

scăzut Pământ

Cei mai mulți sateliți științifici, multe stație meteo și spațiu se află în apropierea circulară orbita joasa a Pamantului. panta lor depinde de monitorizare a ceea ce fac. TRMM a fost lansat pentru monitorizarea ploaie tropicală, deci are o înclinație relativ scăzută (35 °), în timp ce restul din apropierea ecuatorului.

Multe observații de la sateliții NASA au vysokonaklonnuyu orbită aproape polară. Nava spațială se mișcă în jurul pământului de la pol la pol, cu o perioadă de 99 min. Jumătate din momentul în care trece peste partea luminii naturale a planetei, și va reveni la noapte pe stâlp.

Deoarece mișcarea satelitului Pământului se rotește dedesubt. Până în momentul în care unitatea intră în porțiunea de iluminat, este de peste o zonă adiacentă zonei pasajului ultimei sale pe orbită. Pe parcursul perioadei de 24 de ore de sateliți polari acoperă cea mai mare parte a Pământului de două ori, o dată de zi și o dată pe timp de noapte.

orbită Sun-sincron

La fel ca și sateliții geostaționari trebuie să fie deasupra ecuatorului, permițându-le să rămână pe un singur punct, polar orbiteaza au capacitatea de a rămâne în același timp. orbita lor este soare sincron - la intersecția ecuatorului nave spațiale timp solar locală este întotdeauna aceeași. De exemplu, prin satelit Terra trece peste Brazilia întotdeauna la 10:30. Următoarea intersecție după 99 min peste Ecuador sau Columbia, de asemenea, are loc la ora 10:30, ora locală.

orbită Sun-sincronă este necesar pentru știință, deoarece permite să se mențină unghiul de lumina soarelui care cade pe suprafața Pământului, deși aceasta va varia în funcție de sezon. Această consecvență înseamnă că oamenii de știință pot compara timp de mai mulți ani, fără a fi nevoie să vă faceți griji cu privire la salturi prea mari în imagini care acoperă o singură dată din anii planetei, ceea ce poate crea iluzia de schimbare. Fără orbita de soare sincron ar fi dificil de a ține evidența acestora în timp, și pentru a colecta informațiile necesare pentru studiul schimbărilor climatice.

Calea satelitului este foarte limitat. În cazul în care se află la o altitudine de 100 km, orbita trebuie să aibă o pantă de 96 °. Orice deviere este inacceptabilă. Deoarece rezistența atmosferei și forța de atracție a aparatului schimbarea orbita Lunii și Soarelui, acesta trebuie să fie ajustate în mod regulat.

Pune pe orbită: Lansarea

Lansarea necesită energie, a cărei valoare depinde de locația rampa de lansare, înălțimea și panta traiectoriei viitoare a mișcării sale. Pentru a ajunge pe orbită la distanță, este necesar să consume mai multă energie. Sateliții cu înclinare considerabilă (de exemplu, polar) este mai consumatoare de energie decât cele care înconjoară peste ecuator. Pune pe orbită cu o mică înclinație de a ajuta rotația Pământului. Stația Spațială Internațională se deplasează la un unghi de 51,6397 °. Acest lucru este necesar pentru a se asigura că naveta spațială și rachetele rusești au fost mai ușor pentru a ajunge la ea. Înălțimea ISS - 337-430 km. sateliți polari, pe de altă parte, prin intermediul pulsul Pământului nu primesc, astfel încât ele necesită mai multă energie pentru a urca pe aceeași distanță.

ajustare

După lansarea satelitului este necesar să se facă eforturi pentru a menține la o anumită orbită. Deoarece Pământul nu este o sferă perfectă, gravitația sa este mai puternic în unele locuri. Această neuniformitate, în plus față de atracția soarelui, a lunii și Jupiter (planeta cea mai masivă a Sistemului Solar), schimbă înclinarea orbitei. De-a lungul poziției sale pe viață GOES sateliți corectate de trei sau patru ori. Dispozitivele LEO NASA ar trebui să se adapteze înclinarea anual.

În plus, apropierea Pământului sateliți afectează atmosfera. Straturile superioare, deși destul de rare, au o rezistență suficient de puternic pentru a atrage mai aproape de Pământ. Efectul gravitației conduce la o accelerare a sateliților. De-a lungul timpului, acestea sunt arse într-o spirală se scufunda mai mic și mai rapid în atmosferă, sau cad înapoi pe Pământ.

Rezistența aerodinamică este mai puternică atunci când soarele este activ. La fel ca aerul din balon se extinde și crește atunci când este încălzit, se extinde și crește atmosferă atunci când soarele dă energie suplimentară. Sparse straturile atmosferice urca și au loc mai dens lor. Prin urmare, sateliții care orbitează Pământul ar trebui să își schimbe poziția cu privire la de patru ori pe an pentru a compensa tragere atmosferică. Atunci când activitatea solară maximă, poziția dispozitivului trebuie să se adapteze la fiecare 2-3 saptamani.

moloz spațiu

Al treilea motiv, forțându-mă pe orbită - moloz spațiu. Unul dintre comunicațiile prin satelit Iridium intrat în coliziune cu o nava spatiala rusa nefuncțional. Ei au rupt în sus, creând un nor moloz format din mai mult de 2.500 de piese. Fiecare articol a fost adăugat la baza de date, care include acum mai mult de 18.000 de obiecte de origine antropică.

NASA monitorizează cu atenție tot ceea ce ar putea să stea în calea sateliților, adică. A. Din cauza resturilor au avut în mod repetat pentru a schimba orbita.

ingineri Centrul de control al misiunii monitorizează starea sateliților și a deșeurilor cosmice, care pot interfera cu mișcarea și după cum este necesar cu atenție planul de manevre de evitare. Aceleași planuri de echipă și efectuează manevre pentru a regla înclinarea și înălțimea satelitului.