На каква височина летят спътници, изчисление орбита, скоростта и посоката на движение

Точно както на седалките в театъра позволяват различен поглед към представителството на различни орбити на спътниците осигури перспектива, всяка от които има своя собствена цел. Някои изглежда да виси над точката на повърхността, те осигуряват постоянен преглед на едната страна на Земята, а другата, която обикаляше нашата планета един ден почистване през няколко места.

видове орбити

На каква височина летят спътници? Има 3 вида на земни орбити: високо, средно и ниско. При висока най-отдалечената от повърхността като цяло са много време и някои комуникационни сателити. Сателита се въртят среда околоземна орбита включват навигация и специално предназначен за наблюдение на определен регион. Повечето научни космически кораб, включително и системата за мониторинг на повърхностните флот на НАСА на Земята, е в ниска орбита.

Независимо колко високо летящи сателити зависи от скоростта на тяхното движение. Когато наближите тежестта на Земята става по-силно, и по-бързо придвижване. Например, НАСА Aqua сателитна отнема около 99 минути, за да лети около планетата при около 705 km и метеорологични единица, към отдалечен 35786 km от повърхността, тя ще изисква 23 часа, 56 минути и 4 секунди. На разстояние от 384,403 километра от центъра на Земята Луната прави едно завъртане на 28 дни.

аеродинамичен парадокс

сателитна промяна надморска височина и тя променя скоростта на орбита. Тук има един парадокс. Ако операторът на сателитна иска да увеличи скоростта си, той не може просто да тичам двигателите за ускорение. Това ще увеличи орбита (и височина), което ще доведе до намаляване на скоростта. Вместо това, вие трябва да работи двигателя в обратна посока на движение на спътника, т.е.. Д. да извърши действие, което би забавило движещо се превозно средство на Земята. Такива действия ще се движи по-ниско, което ще увеличи скоростта.

Разполага с орбити

В допълнение към височината, на пътя на движение на спътника се характеризира с ексцентричност и наклон. Първият се отнася до формата на орбитата. Сателитни ниски ексцентрицитета се движи по траектория в близост до кръгово. Ексцентричният орбита е елиптична. Разстоянието от космически кораб на Земята зависи от позицията си.

Наклон - на ъгъла на орбитата спрямо екватора. Спътникът, който се върти директно над екватора, има нулев наклон. Ако космически кораб минава над Северния и Южния полюс (географски и магнитни не), неговата склонност е 90 °.

Всички заедно - височина, ексцентричност и наклон - определяне на движението на спътника, и как според него ще изглежда като Земята.

високо Земята

Когато сателитът достига точно 42164 km от центъра на Земята (около 36 хиляди души. Км от повърхността), той влиза в зоната, за която той отговаря на въртене орбитата на планетата. Като се движи машината на същата скорост, както на Земята, това е. Д. Неговият период на революцията е 24 часа, изглежда, че тя остава на място само на дължина, въпреки че може да дрейф от север на юг. Тази специална висока орбита се нарича геостационарна.

сателитни движи в кръгова орбита непосредствено над екватора (ексцентричност и наклонът на нула) и по отношение на Земята е спряло. Той винаги се намира над една и съща точка на повърхността си.

Геостационарна орбита изключително ценно за времето за наблюдение, тъй като по него спътници осигури непрекъснат преглед на същата площ. На всеки няколко минути, метеорологичните СПИН, като върви, предоставят информация за облаци, водни пари и вятър, както и на постоянния поток от информация е основа за мониторинг и прогнозиране на времето.

В допълнение, GEO устройства могат да бъдат полезни за комуникация (телефония, телевизия, радио). GOES спътници осигуряват търсене на работа и спасителен фар, който се използва за подпомагане на търсенето на кораби и самолети в беда.

И накрая, много vysokoorbitalnyh спътници на Земята наблюдават слънчевата активност и да следят нивата на магнитни полета и радиация.

Изчисляването на височината на геостационарната орбита

Сателитът работи центростремителна сила F _р = (М: ^{_1, 2)} / R и гравитационната сила F = _Т (GM ₁ М ₂₎ / R ^2. Тъй като тези сили са равни, ние можем да приравняваме десните страни и ги нарежете на ₁ M маса. Резултатът е уравнение V ² = (GM ²⁾ / R. Следователно скорост V = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Тъй геостационарната орбита е дължина кръг 2πr орбитална скорост е V = 2πR / T.

Следователно, ^R3 = ^Т2 GM / (4π ^2).

Тъй като Т = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / кг ^2, М = 5,98x10 ²⁴ кг, тогава R = 4,23x10 ^{7 m} изваждане от R. радиус Земята, равно 6,38x10 ^{6 m,} е възможно да се знае сателити височина полет, закачени на една точка от повърхността - 3,59x10 ⁷ м.

Lagrange точка

Други големи орбити са точката на Лагранж, където силата на гравитацията на Земята, се компенсира от гравитацията на Слънцето. Всичко, което съществува, еднакво привлечени от тези небесни тела и се върти с нашата планета около звездата.

От петте Лагранж точки в системата Слънце-Земя, само последните две, наречен L5 и L4, са стабилни. В останалата част на спътника е като топка базирана на върха на стръмен хълм: всяко леко смущение ще го бута. За да остане в балансирано състояние, космическият кораб се нуждае от постоянна корекция. През последните две точки от спътниците на Лагранж оприличи една топка в играта: дори и след силна нарушения, те ще се върнат.

L1 се намира между Земята и Слънцето, позволява сателити, които са в него, за да имат постоянен преглед на нашата звезда. В SOHO слънчева обсерватория, спътника на НАСА, Европейската космическа агенция, за да следите на слънцето от първата точка на Лагранж 1,5 милиона километра от Земята.

L2 се намира на същото разстояние от Земята, но е зад нея. Сателитите на това място се изисква само един топлинен щит, за да се предпази от слънчева светлина и топлина. Това е едно добро място за космически телескопи, които се използват за изучаване на природата на Вселената чрез наблюдения на микровълнова радиационния фон.

Една трета Лагранж точка, разположена в предната част на Земята от другата страна на слънцето, така че светлината е винаги между него и нашата планета. Спътникът в това положение няма да бъде в състояние да комуникира със Земята.

Изключително стабилен четвърти и пети Lagrange точка в орбиталния път на планетата в 60 ° напред и назад Земята.

Средно околоземна орбита

Да бъдеш по-близо до Земята, на спътниците се движат по-бързо. Има два средни околоземна орбита: полу-синхронен и "Светкавица".

На каква височина летят спътници в полу-синхронна орбита? Той е почти кръгла (ниско ексцентричност) и се отстранява на разстояние 26560 км от земната център (около 20200 km над повърхността). Сателит на тази височина прави пълен оборот на всеки 12 часа. Най-малко движенията му на Земята се върти отдолу. За 24 часа и го пресича два еднакви точки на екватора. Тази орбита е в съответствие и с голяма предвидимост. Системата използва за глобално позициониране GPS.

Orbit "Светкавица" (наклона 63,4 °) се използва, за да се наблюдава в големи ширини. Геостационарни спътника са приложени към екватора, така че те не са подходящи за дълги разстояния северните или южните райони. Тази орбита е доста ексцентричен: космическия кораб се движи по удължена елипса със Земята, разположен в близост до един от краищата. От сателита се ускорява от гравитацията, тя се движи много бързо, когато тя е близо до нашата планета. При изтриване на скоростта се забавя, така че той прекарва повече време в горната част на орбитата в най-отдалечената от ръба на Земята, разстоянието до която може да достигне до 40 хиляди. Км. орбитален период е 12 часа, а около две трети от времето на спътника харчи над едното полукълбо. Подобно на полу-синхронна орбита спътник минава през същия път на всеки 24 часа. Той се използва за комуникация в далечния север или юг.

ниско Земята

Повечето научни спътници, много метеорологична и космическа станция са в почти кръгла ниска околоземна орбита. Техният наклон зависи от наблюдението на това, което правят. TRMM стартира за мониторинг на тропически дъжд, така че има сравнително нисък наклон (35 °), макар и да остава близо до екватора.

Много наблюдения от спътници на НАСА имат почти полярна орбита vysokonaklonnuyu. движенията на космическия кораб около Земята от полюс до полюс с период от 99 мин. Половината от времето, което минава през светлата част от денонощието страна на планетата, и се върнете към нощта на полюса.

Тъй като движението на спътника на Земята се върти отдолу. По това време, когато машината влезе в осветената част, тя е над зоната в непосредствена близост до района на преминаването на последната си орбита. По време на 24-часовия период на полярните сателити покрива по-голямата част на Земята два пъти, веднъж на ден и веднъж вечер.

Sun-синхронна орбита

Точно както геостационарните спътници трябва да са над екватора, което им позволява да останат на една точка, полярна орбита имат възможност да останат в същото време. Тяхната орбита е слънчево синхронна - на кръстовището на космически кораб екватора местно слънчева време винаги е един и същ. Например, Terra сателитна преминава над Бразилия винаги в 10:30 ч. След пресичане след 99 минути над Еквадор или Колумбия се случва в 10:30 местно време.

Sun-синхронна орбита е необходимо за науката, тъй като позволява да се поддържа на ъгъла на слънчевата светлина, която пада върху повърхността на Земята, въпреки че тя ще варира в зависимост от сезона. Тази последователност означава, че учените могат да сравняват в продължение на няколко години, без да се налага да се притеснявате за прекалено големи скокове в която обхваща еднократни снимки на планетата години, които могат да създадат илюзията за промяна. Без слънце синхронна орбита би било трудно да се следи от тях с течение на времето, както и за събиране на информация, необходима за изучаване на промените в климата.

Пътят на спътника е много ограничен. Ако тя е на надморска височина от 100 км, орбитата трябва да има наклон от 96 °. Всяко отклонение е неприемливо. Тъй като съпротивлението на атмосферата и привлекателната сила на Слънцето и апаратурата смяна лунната орбита, той трябва редовно да се регулира.

Сложете в орбита: Launch

Стартирането изисква енергия, размерът на които зависи от местоположението на подложката старта на височината и наклона на бъдещата траекторията на движението му. За да достигне до отдалечена орбита, той е длъжен да изразходва повече енергия. Сателити със значителен наклон (например, полярен) е по-енергийно консумиращ от тези обикалят над екватора. Сложете в орбита с ниска склонност да се помогне на Земята въртене. Международната космическа станция се движи под ъгъл 51,6397 °. Това е необходимо, за да се гарантира, че космическата совалка и руските ракети са по-лесни за да стигнем до нея. Височината на МКС - 337-430 км. Полярните сателити, от друга страна, с помощта на пулса на Земята не получават, така че те се нуждаят от повече енергия, за да се изкачи на същото разстояние.

регулиране

След стартирането на спътника е необходимо да се положат усилия, за да го държат в определен орбита. Тъй като Земята не е перфектна сфера, тежестта му е по-силна в някои места. Неравномерното, в допълнение към привличане на слънцето, луната и Юпитер (най-масивната планета от Слънчевата система), се променя наклона на орбитата. През целия си живот позиция GOES сателити коригирани три или четири пъти. устройства LEO НАСА трябва да коригира наклона на годишна база.

В допълнение, в близост до Земята сателити се отразява на атмосферата. Най-горният слой, въпреки че много бедна, имат достатъчно силна съпротива да се направи ги по-близо до Земята. Влиянието на гравитацията води до ускоряване на сателити. С течение на времето, те са изгорени в една спирала потъва по-ниска и по-бързо в атмосферата, или да падне обратно на Земята.

съпротивление на въздуха е по-силна, когато слънцето е активен. Точно както въздухът в балона се разширява и се издига при нагряване, се разширява и се издига атмосфера, когато слънцето дава допълнителна енергия. Разредени слоеве на атмосферата се издигат и да заемат своето място по-плътна. Ето защо, на спътниците в орбита около земята трябва да се промени позицията си за четири пъти годишно, за да компенсират атмосферното съпротивление. Когато слънчевата максимална активност, позицията на устройството трябва да се коригира на всеки 2-3 седмици.

космически отломки

Третата причина, принуждавайки ме в орбита - космическите отпадъци. Един от най-комуникационен спътник Iridium се сблъскали с нефункциониращ руски космически кораб. Те се разделиха, създаване на отломки облак, състоящ се от повече от 2500 части. Всеки артикул е добавен към базата данни, която вече включва повече от 18,000 обекти от антропогенен произход.

НАСА внимателно следи всичко, което би могло да попречи на сателити, т.е.. А. Поради отломки многократно трябваше да се промени орбитата.

инженери Център Mission Control следят състоянието на спътници и космически отломки, които могат да попречат на движението и, както се изисква внимателно планиране на маневри за отклоняване. Същите планове на екипа и извършва маневри, за да регулирате наклона и височината на спътник.