V jaké nadmořské výšce létají satelity, výpočet oběžné dráze, rychlost a směr pohybu

Stejně jako sedadla v divadle umožní jiný pohled na zastoupení různých oběžných drahách satelitů poskytnout perspektivu, z nichž každý má svůj vlastní účel. Některé se zdají být visí nad bodem na povrchu, které poskytují neustálý přehled o jedné straně Země, zatímco druhá krouží kolem naší planety, jeden den zatáčku přes více míst.

druhy orbit

V jaké nadmořské výšky letu družice? K dispozici jsou 3 druhy Země obíhá: vysoká, střední a nízká. Při vysoké nejdále od povrchu jsou obecně mnoho počasí a některé komunikační satelity. Satelity obíhající střední oběžné dráze Země patří navigaci a speciálně navržený pro sledování určité oblasti. Nejvíce vědecké kosmické lodě včetně monitorovacího systému pro povrchovou flotile NASA Země, je v nízké oběžné dráze.

Ohledu na to, jak vysoko letící družice závisí na rychlosti jejich pohybu. Když se blížíte Země gravitace se stává silnější a rychlejší pohyb. Například NASA Aqua satelitní trvá asi 99 minut létat kolem planety u zhruba 705 km, a meteorologický přístroj, ke vzdálenému 35786 km od povrchu, to by vyžadovalo 23 hodin, 56 minut a 4 sekundy. Ve vzdálenosti 384,403 km od středu Země Měsíc dokončí jednu revoluci v 28 dnech.

aerodynamický paradox

Satelitní změna nadmořské výšky také upraví ji v rychlosti na oběžné dráze. Zde je paradox. V případě, že provozovatel satelitní chce zvýšit svou rychlost, nemůže jen spustit motory pro zrychlení. Tím se zvýší dráhu (a výšku), což povede ke snížení rychlosti. Místo toho byste měli běžet motor v opačném směru pohybu družice, tj. E. Chcete-li provést akci, která by zpomalit pohybující se vozidlo na Zemi. Taková akce se bude pohybovat pod tím zvýší rychlost.

Představuje orbity

Navíc k výšce, dráha pohybu družice se vyznačuje výstřednosti a sklonu. První se týká tvaru oběžné dráhy. Satelitní nízké výstřednosti se pohybuje po dráze v blízkosti je kruhový. Excentrický oběžná dráha je eliptický. Vzdálenost od sondy na Zemi závisí na jeho poloze.

Sklon - úhel oběžné dráhy vzhledem k rovníku. Satelit, který se otáčí přímo nad rovníkem, má nulový sklon. V případě, že kosmická loď projde přes severního a jižního pólu (geografických a magnetických ne), její sklon je 90 °.

Všichni společně - výška, výstřednost a sklon - určovat pohyb satelitu a podobně z jeho pohledu bude vypadat jako na zemi.

high-Země

Je-li satelit dosáhne přesně 42164 km od středu Země (asi 36.000. Km od povrchu), vstoupí do zóny, kde se setkává s oběžnou dráhu rotace planety. Jako stroj pohybuje stejnou rychlostí jako Země, která je. E. Jeho doba revoluce je 24 hodin, zdá se, že zůstane na svém místě na jediné délky, i když se může posunout od severu k jihu. Tato vysoce orbit se nazývá geosynchronous.

Družice se pohybuje v kruhové dráze přímo nad rovníkem (excentricita a sklon nula) a vzhledem k Zemi zastaví. Ten se nachází vždy nad stejného bodu na jeho povrchu.

Geostacionární oběžné dráze velmi cenné pro sledování počasí, jako satelitů něm poskytují neustálý přehled o stejném povrchu. Každých pár minut, meteorologické pomůcky, jako je GOES, poskytují informace o mraky, vodní páry a větru, a nepřetržitý tok informací je základem pro sledování a předpovídání počasí.

Kromě toho mohou být užitečné pro komunikaci (telefony, televize, rádio) GEO zařízení. GOES družice poskytují hledání zaměstnání a záchranný maják, který se používá k pomoci při hledání lodí a letadel v tísni.

Konečně, mnoho vysokoorbitalnyh pozemské satelity sledují sluneční aktivitu a monitorovat hladiny magnetických polí a záření.

Výpočet výšky geostacionární dráze

Satelitní působí dostředivá síla F _p = (M v ₁ ²⁾ / R a gravitační síla F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Protože tyto síly jsou stejné, je možné, aby se rovnaly na pravou stranu a řez je do ₁ M hmoty. Výsledkem je rovnice v ² = (GM ²⁾ / R. Proto je rychlost v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Vzhledem k tomu, geostacionární oběžné dráze je délka kruh 2πr oběžná rychlost je v = 2πR / T.

Z tohoto důvodu, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Vzhledem k tomu, T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = ²⁴ 5,98x10 kg, pak R = 4,23x10 ⁷ m odečtením od R. Země poloměru, rovná 6,38x10 ⁶ m, je možné zjistit, že výškové satelity létat visí na jednom místě na povrchu - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange bod

Další skvělá orbity jsou Lagrange bod, kde je síla zemské gravitace je kompenzován sluneční gravitace. Vše, co existuje, stejně přitahován k těmto nebeských těles a otáčí se spolu s naší planety kolem hvězdy.

Z pěti Lagrangeových bodů v systému Slunce-Země, pouze poslední dva, nazvaný L5 a L4, jsou stabilní. Ve zbytku družice je jako koule balancuje na vrcholu strmého kopce: všechna mírná odchylka bude tlačit. Chcete-li zůstat ve vyrovnaném stavu, sonda je třeba neustále úpravy. V posledních dvou bodů satelitů Lagrangeových přirovnat ke kouli v kouli: i po silném rušení, budou vracet.

L1 leží mezi Zemí a Sluncem, umožňuje satelity, které jsou v něm, že má neustálý přehled o naší hvězdy. SOHO sluneční observatoř NASA satelit, Evropská kosmická agentura sledovat slunce od prvního Lagrangeova bodu 1,5 milionu kilometrů od Země.

L2 se nachází ve stejné vzdálenosti od Země, ale je za ní. Satelity v této lokalitě vyžaduje pouze jeden tepelný štít chránit před slunečním světlem a teplem. Je to dobré místo pro kosmické dalekohledy, které se používají ke studiu podstatu vesmíru prostřednictvím pozorování mikrovlnného záření na pozadí je.

Třetí Lagrangian bod se nachází v přední části Země na druhé straně Slunce, takže světlo je vždy mezi ním a naší planety. Družice v této pozici nebude moci komunikovat se Zemí.

Extrémně stabilní čtvrtý a pátý Lagrange bod oběžné dráze planety v 60 ° vpředu a vzadu Earth.

earth orbit Medium

Je blíže k Zemi, satelity pohybovat rychleji. Existují dvě středně-Earth orbit: semi-synchronní a "Lightning".

V jaké nadmořské výšky letu družice v semi-synchronní oběžné dráze? To je téměř kruhový (nízká výstřednost) a odstranil se ve vzdálenosti 26560 km od středu země (asi 20200 km nad povrchem). Satelit na této výšce umožňuje kompletní rotaci každých 12 hodin. Alespoň jeho pohyby Země otáčí pod ním. Po dobu 24 hodin, a to protíná dva identické body na rovníku. Tato oběžná dráha je konzistentní a vysoce předvídatelná. Systém využívá globální poziční systém GPS.

Orbit „Lightning“ (sklon 63,4 ° C) se používá pozorovat v zeměpisných šířkách. Geostacionárních družic jsou připojeny k rovníku, takže nejsou vhodné pro dálkovou severní nebo jižní oblastech. Tato orbita je docela výstřední: sonda pohybuje podél protáhlé elipsy se Zemí, která se nachází v blízkosti jednoho okraje. Vzhledem k tomu, satelit je urychlen působením gravitace, se pohybuje velmi rychle, když se blíží k naší planetě. Když odstraníte rychlost zpomaluje, a tak tráví více času v horní části orbity v nejdál od okraje Země, vzdálenost, na kterou může dosáhnout 40 tisíc. Km. oběžná doba je 12 hodin, ale asi dvě třetiny doby družice stráví více než jedné hemisféry. Stejně jako semi-synchronní oběžnou dráhu satelit prochází stejnou cestou každých 24 hodin. To se používá pro komunikaci v dalekém severu a jihu.

low Země

Většina vědecké družice, mnoho meteorologické a kosmické stanice jsou v blízké kruhovým nízkou oběžnou dráhu Země. Jejich sklon závisí na sledování toho, co dělají. TRMM byla zahájena pro sledování tropický déšť, tak má relativně nízký sklon (35 °), zatímco zbývajících poblíž rovníku.

Mnoho pozorování z družice NASA mají téměř polární dráhu vysokonaklonnuyu. Kosmické lodi se pohybuje kolem Země od pólu k pólu se po dobu 99 min. Polovinu času přechází přes denní straně planety, a vrátit se v noci na tyči.

Jako pohybu družice Země se otáčí pod ním. V době, kdy je jednotka vstupuje do osvětlenou část, to je na ploše přilehlé k oblasti průchodu poslední oběžné dráhy. Během 24 hodin polárních satelitů pokrýt většinu Země dvakrát, jednou denně a jednou v noci.

Sun synchronní oběžné dráze

Stejně jako geostacionární družice, musí být nad rovníkem, což jim umožňuje zůstat na jednom místě, polární orbitální mít možnost zůstat ve stejném čase. Jejich orbita je slunce-synchronní - na křižovatce rovníku kosmických lodí místního slunečního času je vždy stejný. Například Terra satelit překročí Brazílii vždy v 10:30. Vedle průnik po 99 minutách více než Ekvádoru či Kolumbii dochází také v 10:30 místního času.

Sun synchronní orbita je nutná pro vědu, protože umožňuje zachovat úhel slunečního záření dopadajícího na povrch Země, i když se budou lišit v závislosti na ročním období. Tato konzistence znamená, že vědci mohou porovnávat několik let, aniž by se museli starat o příliš velkých skoků v krytí jednorázových snímků planety let, které mohou vytvářet iluzi změny. Bez sluncem synchronní oběžné dráze, že by bylo obtížné udržet si přehled o nich v průběhu času, a shromažďovat informace potřebné pro studium klimatických změn.

Cesta satelitu je velmi omezený. Pokud je to v nadmořské výšce 100 km, orbita musí mít sklon 96 °. Jakákoliv odchylka je nepřijatelné. Vzhledem k odporu atmosféry a přitažlivé síly Slunce a měnění oběžné dráze Měsíce, musí být pravidelně upravovány.

Dát na oběžnou dráhu: Spustit

Zahájení vyžaduje energii, jejíž výše závisí na umístění na odpalovací rampě, aby výška a sklon budoucí trajektorie jejího pohybu. Chcete-li dosáhnout vzdáleného oběžnou dráhu, je nutné vynaložit více energie. Satelity se značným sklonem (např., Polární) je energeticky náročná, než kroužit nad rovníkem. Dát na oběžnou dráhu s nízkým sklonem pomáhá zemskou rotaci. Mezinárodní vesmírná stanice se pohybuje pod úhlem 51,6397 °. To je nezbytné k zajištění toho, aby raketoplánu a ruské rakety bylo snazší se dostat k ní. Výška ISS - 337-430 km. Polární satelity, na druhé straně, a to prostřednictvím tepu Země nedostanou, takže potřebují více energie vyšplhat na stejnou vzdálenost.

nastavení

Po vypuštění satelitu je nutné vyvinout úsilí, aby ji udrželi v určitém oběžné dráze. Vzhledem k tomu, že Země není dokonalá koule, jeho gravitace je silnější v některých místech. Tato nerovnost, navíc k přitažlivosti slunce, měsíc a Jupiteru (nejhmotnější planeta sluneční soustavy), změní sklon oběžné dráhy. Po celou dobu jeho životnosti polohy EPOS satelity opraveny třikrát nebo čtyřikrát. Zařízení LEO NASA by měla upravit svůj sklon ročně.

Kromě toho se v blízkosti Země družice ovlivňuje atmosféru. Nejsvrchnější vrstvy, i když poměrně řídké, mají dostatečně silnou odolnost vůči tahu je blíže k Zemi. Vliv gravitace vede k urychlení satelitů. V průběhu doby, oni jsou spáleny ve spirále klesá níž a rychleji do atmosféry, nebo spadnout zpátky na Zemi.

Odpor vzduchu je silnější, když je aktivní na slunci. Stejně jako vzduch v balónu rozšiřuje a stoupá při zahřátí, rozšiřuje a stoupá atmosféry, když je slunce dává další energii. Řídké atmosférické vrstvy vystoupit a vzít si jejich místo hustší. Proto družice obíhající kolem Země by měla změnit svůj postoj o čtyřikrát do roka, aby kompenzovat atmosferický táhnout. Když maximum sluneční aktivity, poloha zařízení se musí přizpůsobit každé 2-3 týdny.

vesmírného odpadu

Třetím důvodem, nutil mě do orbit - vesmírného odpadu. Jedním z telekomunikační družice Iridium srazil s nefunkční ruské kosmické lodi. Jsou rozpadla, vytvoření oblaku skládající se z více než 2500 dílů. Každá položka byla přidána do databáze, která nyní zahrnuje více než 18.000 objekty antropogenního původu.

NASA pečlivě sleduje vše, co mohl dostat do cesty satelitů, tj. A. Vzhledem k trosek opakovaně musel změnit oběžnou dráhu.

Center Mission Control inženýři sledovat stav satelitů a kosmického odpadu, které mohou interferovat s pohybem a podle potřeby pečlivě plánovat úhybné manévry. Stejné plány týmu a provádí manévry nastavením sklonu a výšky družice.