På hvilket højde flyvende satellitter, kredsløb beregning, hastighed og bevægelsesretning

Ligesom pladser i teatret Tilladelse til en anden kig på repræsentationen af forskellige baner af satellitterne giver perspektiv, som hver har sit eget formål. Nogle synes at være hængende over det punkt på overfladen, de giver et konstant overblik over den ene side af Jorden, mens den anden kredser omkring vores planet, en dag feje over flere lokationer.

typer af baner

På hvilket højde flyvende satellitter? Der er 3 typer af jordens kredsløb: høj, middel og lav. Ved høj længst væk fra overfladen er generelt mange vejr og nogle kommunikationssatellitter. Satellitter i kredsløb medium kredsløb omfatter navigation og specielt designet til overvågning af en bestemt region. Mest videnskabelige rumfartøjer, herunder systemet for overfladen flåde af NASA jordovervågningsprogram, er i en lav bane.

Uanset hvor højtflyvende satellitter afhænger af hastigheden af deres bevægelse. Når du nærmer Jorden tyngdekraften bliver stærkere, og hurtigere bevægelse. For eksempel NASA Aqua satellit tager ca. 99 minutter for at flyve omkring planeten ved ca. 705 km, og den meteorologiske enhed, til en fjern 35786 km fra overfladen, ville det kræve 23 timer, 56 minutter og 4 sekunder. I en afstand af 384,403 km fra centrum af Jorden Månen fuldfører en omdrejning i 28 dage.

aerodynamisk paradoks

satellit højde forandring ændrer det også i en bane hastighed. Her er der et paradoks. Hvis satellit operatør ønsker at øge sin hurtighed, kan han ikke bare køre motorer til acceleration. Dette vil øge kredsløb (og højde), som vil føre til et fald i hastighed. I stedet bør man kører motoren i den modsatte retning af bevægelse af satellit, dvs.. E. For at udføre en handling, der ville bremse køretøj i bevægelse på Jorden. En sådan handling vil flytte det nedenfor, der vil øge hastigheden.

Funktioner baner

Ud over højden er bevægelsesbane satellitten kendetegnet ved excentricitet og hældning. Det første vedrører formen af kredsløb. Satellit lave excentricitet bevæger sig langs en bane tæt på cirkulære. Den excentriske bane er elliptisk. Afstanden fra rumfartøjet til Jorden afhænger af dens position.

Hældning - vinklen på bane i forhold til ækvator. Satellitten, som roteres direkte over ækvator, har en nul hældning. Hvis rumfartøjet passerer over nord- og sydpoler (geografiske og magnetiske ikke), dens hældning er 90 °.

Alt sammen - højde, excentricitet og hældning - bestemme bevægelsen af satellitten og lignende fra hans synspunkt vil se ud på jorden.

høj Jorden

Når satellit når nøjagtig 42164 km fra jordens centrum (ca. 36 tusind. Km fra overfladen), den kommer ind i zonen, hvor den møder rotation kredsløb om planeten. Da maskinen bevæger sig med samme hastighed som Jorden, der er. E. Dens periode med revolution er 24 timer, ser det ud til, at det bliver på plads på kun længdegrad, selv om det kan drive fra nord til syd. Denne særlige høje kredsløb kaldes geosynkront.

Satellitten bevæger sig i en cirkulær bane direkte over ækvator (excentricitet og hældning af nul) og i forhold til Jorden står stille. Han er altid placeret over det samme punkt på dens overflade.

Geostationære bane særdeles værdifuld for vejr overvågning, som satellitter derpå give kontinuerlig overblik over det samme areal. Hvert par minutter, de meteorologiske hjælpemidler, såsom GOES, giver oplysninger om skyer, vanddamp og vind, og den konstante strøm af information er grundlaget for overvågning og vejrudsigter.

Desuden kan GEO enheder være anvendelige til kommunikation (telefoni, fjernsyn, radio). GOES satellitter giver jobsøgning og redning fyrtårn, der anvendes til at hjælpe i jagten på skibe og fly i nød.

Endelig er mange vysokoorbitalnyh Earth satellitter overvågning solaktivitet og overvåge niveauerne af magnetfelter og stråling.

Beregningen af højden af geostationære bane

Satellitten driver centripetalkraft _Fp = (M v ₁ ²⁾ / R og tyngdekraften F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Da disse kræfter er ens, er det muligt at sidestille de rigtige sider, og skær dem i ₁ M masse. Resultatet er ligningen v ² = (GM ²⁾ / R. Dermed hastighed v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Da geostationære bane er en cirkel 2πr længde omløbshastighed er v = 2πR / T.

Derfor, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Da T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, er R = 4,23x10 ⁷ m subtrahere fra R. Earth radius, lig 6,38x10 ⁶ m, er det muligt at kende altitude satellitter flyve hængende på et punkt af overfladen - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange-punkt

Andre store baner er Lagrange punkt, hvor den kraft af Jordens tyngdekraft kompenseres af Solens tyngdekraft. Alt, der er lige så tiltrukket af disse himmellegemer og roterer med vores planet omkring stjernen.

Af de fem Lagrange punkter i Sun-Jord-systemet, kun de to sidste, kaldet L5 og L4, er stabile. I resten af satellitten er ligesom en bold afbalanceret på toppen af en stejl bakke: enhver lille forstyrrelse vil skubbe det. At forblive i en balanceret tilstand, rumfartøjet er behov for konstant justering. I de sidste to punkter i Lagrange satellitter sammenlignes med en bold i bolden: selv efter en stærk forstyrrelse, vil de komme tilbage.

L1 er placeret mellem Jorden og Solen, giver satellitter, der er i det, at have en konstant overblik over vores stjerne. SOHO sol observatorium, NASA satellit, at Den Europæiske Rumorganisation spore solen fra den første Lagrange punkt 1,5 millioner kilometer fra Jorden.

L2 er placeret i samme afstand fra Jorden, men er bag hende. Satellitter i denne placering kræver kun én varmeskjold at beskytte mod solens lys og varme. Dette er et godt sted for rumteleskoper, der anvendes til at studere naturen af universet gennem observationer af mikrobølge baggrundsstråling.

Et tredje Lagrange punkt ligger foran Jorden på den anden side af solen, således at lyset altid er mellem ham og vores planet. Satellitten i denne stilling vil ikke være i stand til at kommunikere med Jorden.

Ekstremt stabil fjerde og femte Lagrange punkt i kredsende bane af planeten i 60 ° fremad og bagud Jorden.

Medium kredsløb om jorden

At være tættere på Jorden, satellitterne bevæger sig hurtigere. Der er to medium-kredsløb om Jorden: semisynkron, og "Lightning".

På hvilket højde flyvende satellitter i en semi-synkron bane? Det er næsten cirkulær (lav excentricitet) og fjernet til en afstand 26560 km fra jordens centrum (ca. 20200 km over overfladen). Satellit i denne højde gør en fuld omdrejning hver 12 timer. Mindst hans bevægelser Jorden roterer nedenunder. For 24 timer og den skærer to identiske punkter på ækvator. Denne bane er ensartet og høj grad af forudsigelighed. Systemet anvender Global Positioning GPS.

Orbit "Lightning" (hældning 63,4 °) anvendes til at observere i høje breddegrader. Geostationære satellitter er knyttet til ækvator, så de er ikke egnet til lange afstande nordlige eller sydlige regioner. Denne bane er ganske excentrisk: rumfartøjet bevæger sig langs en langstrakt ellipse med Jorden, placeret tæt på den ene kant. Da satellitten accelereres ved hjælp af tyngdekraften, den bevæger sig meget hurtigt, når det er tæt på vores planet. Når du sletter hastigheden bremser, så han tilbringer mere tid i toppen af den bane i det fjerneste fra kanten af jorden, den afstand, som kan nå op på 40 tusind. Km. omløbstid er 12 timer, men omkring to tredjedele af tiden satellitten tilbringer over en halvkugle. Ligesom den semi-synkrone kredsløb satellit passerer gennem den samme sti hver 24 timer. Det bruges til kommunikation i det høje nord eller syd.

lav Jorden

De fleste videnskabelige satellitter, hvoraf mange meteorologiske og rumstationen er i nær-cirkulære kredsløb om Jorden lav. Deres hældning afhænger af overvågning, hvad de gør. TRMM blev lanceret til overvågning tropisk regn, så har en relativt lav hældning (35 °), mens de resterende nær ækvator.

Mange observationer fra NASA-satellitter har næsten polær bane vysokonaklonnuyu. Rumfartøjet bevæger sig rundt på jorden fra pol til pol med en periode på 99 min. Halvdelen af tiden den passerer hen over dagslys side af kloden, og vende tilbage til nat på stangen.

Som bevægelse af satellit Jorden roterer nedenunder. Af den tid, enheden går det belyste del, det er over et område, der støder til arealet af passagen af sin sidste bane. I løbet af 24 timer af polære satellitter dækker det meste af jorden to gange, en gang om dagen og en gang om natten.

Sol-synkron kredsløb

Ligesom geosynkrone satellitter skal være over ækvator, der giver dem mulighed for at forblive på et tidspunkt, polar-Orbiting har evnen til at bo i samme tid. Deres bane er sol-synkron - i skæringspunktet mellem ækvator rumfartøj lokal soltid er altid den samme. For eksempel, Terra satellit krydser over Brasilien altid kl 10:30. Næste kryds efter 99 min over Ecuador eller Colombia sker også på 10:30 lokal tid.

Sun-synkron bane er nødvendig for videnskab, da det giver mulighed for at opretholde vinklen på sollyset falder på overfladen af Jorden, selv om det vil variere afhængigt af sæsonen. Denne sammenhæng betyder, at forskerne kan sammenligne flere år, uden at skulle bekymre sig om for store spring i at dække en-gang billeder af planeten år, hvilket kan skabe en illusion af forandring. Uden solen-synkrone kredsløb ville det være svært at holde styr på dem over tid, og at indsamle de nødvendige oplysninger for studiet af klimaændringer.

Stien til satellit er meget begrænset. Hvis det er i en højde af 100 km, skal bane have en hældning på 96 °. Enhver afvigelse er uacceptabelt. Da modstanden i atmosfæren og den tiltrækkende kraft af Solen og Månens bane skiftende apparat, skal det jævnligt justeres.

Læg i kredsløb: Lancering

Lanceringen kræver energi, hvis størrelse afhænger af placeringen af affyringsrampen, højden og hældningen af den kommende bane af sin bevægelse. For at nå fjerntliggende kredsløb, er det nødvendigt at forbruge mere energi. Satellitter med stor hældning (fx polær) er mere energikrævende end dem kredser over ækvator. Put i kredsløb med en lav hældning på at hjælpe Jordens rotation. Den Internationale Rumstation bevæger i en vinkel 51,6397 °. Dette er nødvendigt for at sikre, at rumfærgen og de russiske missiler var lettere at komme til hende. Højden af ISS - 337-430 km. Polar satellitter, på den anden side, ved hjælp af pulsen på Jorden ikke får, så de kræver mere energi til at klatre den samme afstand.

justering

Efter lanceringen af satellitten er nødvendigt at gøre en indsats for at holde det på et bestemt kredsløb. Da Jorden er ikke en perfekt kugle, dens tyngdekraft er stærkere i nogle steder. Denne ujævnheder, ud over den tiltrækning af solen, månen og Jupiter (den mest massive planet i solsystemet), ændrer hældning bane. Gennem hele sin levetid stilling GOES satellitter korrigeret tre eller fire gange. LEO NASA enheder bør justere sin hældning årligt.

Desuden er de tæt-Earth satellitter påvirker atmosfæren. De øverste lag, selv om ganske sparsom, har en stærk nok modstand til at trække dem tættere på Jorden. Tyngdekraften fører til en acceleration af satellitter. Over tid, bliver de brændt i en spiral synker lavere og hurtigere ud i atmosfæren, eller falde tilbage til Jorden.

Air modstand er stærkere, når solen er aktiv. Ligesom luften i ballonen udvider sig og stiger, når det opvarmes, udvider sig og stiger atmosfære, når solen giver det ekstra energi. Sparsomme atmosfæriske lag stige op og tage deres plads tættere. Derfor, for at de satellitter, der kredser om Jorden bør ændre sin holdning omkring fire gange om året kompensere for atmosfærisk træk. Når solaktiviteten maksimum, positionen af enheden nødt til at justere hver 2-3 uger.

rumaffald

Den tredje grund, tvinger mig i kredsløb - rumaffald. En af de kommunikationssatellit Iridium kolliderede med en ikke-fungerende russisk rumfartøj. De brød op, hvilket skaber en vragrester sky bestående af mere end 2.500 dele. Hvert element er blevet tilføjet til databasen, som nu omfatter mere end 18.000 genstande af menneskeskabte.

NASA overvåger omhyggeligt alt, hvad der kunne komme i vejen for satellitter, dvs.. A. På grund af snavs har gentagne gange måttet skifte kredsløb.

Center Mission Automationsteknikerne overvåge status af satellitter og rumaffald, som kan forstyrre bevægelse og som krævet nøje planlægge undvigemanøvrer. Det samme hold planlægge og udføre manøvrer for at justere tilt og højde satellit.