Pie kāda augstuma lido satelītus, orbīta aprēķinu, ātrumu un virzienu pārvietošanās

Tāpat kā sēdekļus teātra atļaut dažādus apskatīt pārstāvību dažādu orbītām satelīti nodrošina perspektīvu, no kurām katra ir savs mērķis. Daži, šķiet, karājas virs punkta uz virsmas, tie nodrošina pastāvīgu pārskatu par vienu pusi no Zemes, bet otrs riņķo ap mūsu planētu, vienu dienu slaucīšana pār vairākās vietās.

veidi orbītas

Kādā augstums lidošana satelītus? Ir 3 veidu zemes orbītu: augsts, vidējs un zems. Pie augsta vistālāk no virsmas parasti ir daudz laika un dažas komunikāciju satelīti. Satelītu riņķo vidējā Zemes orbītā ietver navigāciju un īpašs paredzēts konkrētu reģionu uzraudzībai. Lielākā daļa zinātnisko kosmosa kuģi, tostarp uzraudzības sistēmas virsmas flotes NASA Zemes, ir zemā orbītā.

Neatkarīgi no tā, cik augstu peld satelīti ir atkarīgs no ātruma savu kustību. Kā jūs pieeja Zemes smaguma kļūst spēcīgāka, un ātrāk kustību. Piemēram, NASA Aqua satelīta aizņem apmēram 99 minūtes, lai lidot apkārt planētai aptuveni 705 km, un meteoroloģisko vienības, ar attālo 35786 km no virsmas, tas prasītu 23 stundas, 56 minūtes un 4 sekundes. Pie attālumā 384,403 km no centra Zemes Mēness pabeidz vienu revolūciju 28 dienu laikā.

aerodinamiskā paradokss

satelītu augstuma izmaiņas arī maina to orbītā ātrumu. Šeit ir paradokss. Ja satelīta operators vēlas palielināt savu ātrumu, viņš nevar vienkārši palaist dzinēju paātrinājumu. Tas palielinās orbītu (un augstumu), kas novedīs pie samazināšanos ātrumu. Tā vietā, jums vajadzētu palaist dzinēju pretējā virzienā kustības satelītu, ti. E. Lai veiktu darbību, kas lēni pārvietojas transportlīdzekli uz Zemes. Šāda rīcība pārvietot to tālāk, kas palielinās ātrumu.

Funkcijas orbītas

Papildus augstumu, ceļš kustības satelītu raksturo ekscentricitātes un slīpumu. Pirmais attiecas uz formu orbītas. Satelītu zemas ekscentricitāte pārvietojas pa trajektoriju tuvu apaļa. Ekscentriskais orbīta ir elipsveida. Attālums no kosmosa uz Zemi atkarīgs no tās pozīcijas.

Slīpums - leņķi orbītā attiecībā pret ekvatoru. Satelīta, kas ir pagriezta tieši virs ekvatora ir nulle slīpumu. Ja kosmosa kuģis iet pāri ziemeļu un dienvidu poliem (ģeogrāfisko un magnētisko ne), tā slīpums ir 90 °.

Visi kopā - augstums, ekscentricitāte un slīpums - noteikt kustību satelītu un tamlīdzīgi no viņa viedokļa izskatīsies zemes.

high-Zemes

Kad satelīta sasniedz tieši 42164 kilometru attālumā no zemes centrā (apmēram 36 tūkstoši. Km no virsmas), tā nonāk zonu, kur tas atbilst rotācijas orbītā uz planētas. Tā kā mašīna kustas ar tādu pašu ātrumu kā Zemi, kas ir. E. Tās revolūcijas periods ir 24 stundas, šķiet, ka tā paliek savā vietā par vienīgo garuma, lai gan tas var drift no ziemeļiem uz dienvidiem. Šis īpašais augstas orbītā sauc Geosynchronous.

Ar satelītu notiek pa apļveida orbītā tieši virs ekvatora (ekscentricitāte un slīpuma nulle), un, salīdzinot ar Zemi stāv joprojām. Viņš vienmēr atrodas virs pašā vietā uz tās virsmas.

Ģeostacionārā orbīta ārkārtīgi vērtīga laika uzraudzību, kā satelītus par tām nodrošina pastāvīgu pārskatu par pašu platību. Ik pēc dažām minūtēm, meteoroloģiskie līdzekļi, piemēram, GOES, sniedz informāciju par mākoņiem, ūdens tvaiku un vēju, un pastāvīga informācijas plūsmu, ir pamats uzraudzības un laika prognozēšanai.

Turklāt, GEO ierīces var būt noderīgi komunikācijas (telefonija, televīzija, radio). GOES satelīti nodrošina darba meklēšanas un glābšanas bāku, ko izmanto, lai palīdzētu meklēšanas kuģu un lidaparātu uzņemšanu.

Visbeidzot, daudzi vysokoorbitalnyh Zemes satelīti uzraudzību saules aktivitāti un uzraudzīt līmeņus magnētisko lauku un starojumu.

Aprēķins augstuma ģeostacionārā orbītā

Satelītu darbojas centrtieces spēks _fp = (M v ₁ ²⁾ / R un gravitācijas spēks F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Tā kā šie spēki ir vienādi, tas ir iespējams vienādot pareizās puses, un sagriež ₁ M masa. Rezultātā iegūst vienādojumu v ² = (GM ²⁾ / R. Līdz ar to ātrums v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Tā ģeostacionārā orbīta ir aplis 2πr garums orbitālais ātrums ir v = 2πR / T.

Līdz ar to, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Tā kā T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, tad R = 4,23x10 ⁷ m Atņemot no R. Zemes rādiusu, kas vienāds 6,38x10 ⁶ m, ir iespējams uzzināt, ka augstuma satelīti lidot karājas vienu punktu no virsmas - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange punkts

Citas Great orbītas ir Lagranža punktu, kur Zemes gravitācijas spēks tiek kompensēts ar Saules gravitācijas spēks. Viss, kas ir, arī piesaistīti šiem debesu ķermeņiem un rotē ar mūsu planētas ap zvaigzni.

No piecām Lagranža punktiem Sun-Zemes sistēmas, tikai pēdējās divas, ko sauc par L5 un L4, ir stabils. Jo pārējo satelītu ir kā bumba sabalansētiem virs stāvas kalna: jebkurš neliels perturbācija būs push to. Lai paliek līdzsvarotā stāvoklī, kosmosa kuģis ir nepieciešama pastāvīga korekcijas. Pēdējo diviem punktiem no Lagranža satelītu salīdzināta ar bumbu ar bumbu: pat pēc spēcīgas traucējumu, viņi nāks atpakaļ.

L1 atrodas starp Zemi un Sauli, ļauj satelīti, kas ir tajā, lai būtu pastāvīga pārskats par mūsu zvaigzne. Soho Saules observatorija, NASA satelīts, Eiropas Kosmosa aģentūra, lai izsekotu sauli no pirmā Lagranža punktu 1,5 miljonu kilometru attālumā no Zemes.

L2 atrodas tādā pašā attālumā no Zemes, bet aiz viņas. Satelīti šajā vietā ir nepieciešams tikai viens karstuma vairogu, lai pasargātu no saules gaismas un siltuma. Šī ir laba vieta, kosmosa teleskopus, ko izmanto, lai pētītu dabu Visuma caur novērojumiem mikroviļņu fona starojumu.

Trešais Lagranža punkts atrodas priekšā Zemes otrā pusē no saules, tā, ka gaisma vienmēr ir starp viņu un mūsu planētu. Satelīta šajā pozīcijā nevarēs sazināties ar Zemi.

Ļoti stabils ceturtais un piektais Lagrange punkts orbītas ceļā planētas 60 ° uz priekšu un aiz Zemes.

Vidēja Zemes orbīta

Būt tuvāk Zemei, satelīti kustēties ātrāk. Ir divi vidēja Zemes orbītā: daļēji sinhronā, un "Lightning".

Kādā augstums lidošana satelītus daļēji sinhrono orbītā? Tas ir gandrīz apaļa (zems ekscentricitāte), un noņemt, lai attālums 26560 km no Zemes centra (apmēram 20200 km augstumā virs virsmas). Satelītu šajā augstumā veic pilnu rotāciju ik pēc 12 stundām. Vismaz viņa kustības Zeme griežas zem. 24 h, un tas šķērso divus identiskus punktus uz ekvatora. Tas orbīta ir konsekventa un ļoti paredzami. Sistēma izmanto globālās pozicionēšanas GPS.

Orbit "Lightning" (slīpuma 63,4 °), tiek izmantota, lai augstos platuma grādos. Ģeostacionāro pavadoņu ir pievienoti pie ekvatora, tāpēc tie nav piemēroti tālsatiksmes ziemeļu vai dienvidu reģionos. Tas orbīta ir ļoti ekscentriska: kosmosa kuģis pārvietojas pa garenas elipses ar Zemi, kas atrodas tuvu vienu malu. Tā satelīta paātrina smaguma, tas kustas ļoti ātri, kad tas ir tuvu mūsu planētai. Dzēšot ātrums palēninās, tāpēc viņš pavada vairāk laika pie augšpusē orbītā vistālāk no malas Zemes, attālums, uz kuru var sasniegt 40 tūkstošus. Km. orbitālās periods ir 12 stundas, bet apmēram divas trešdaļas no laika satelīta tērē vairāk nekā vienā puslodē. Tāpat kā daļēji sinhronā orbītā satelītu iet caur to pašu ceļu ik pēc 24 stundām. Tas tiek izmantots komunikācijai tālu ziemeļos vai dienvidos.

zemajā Zemes

Lielākā daļa zinātniskie satelīti, daudzi meteoroloģisko un kosmosa stacija atrodas gandrīz apļveida zemu Zemes orbītā. To slīpums ir atkarīgs no monitoringa, ko viņi dara. TRMM tika uzsākta uzraudzības tropu lietus, tāpēc ir salīdzinoši zems slīpumu (35 °), bet paliekot pie ekvatora.

Daudzi novērojumi no NASA satelīti ir gandrīz polārā orbītā vysokonaklonnuyu. Šīs kosmiskās pārvietojas ap Zemi no pola līdz polam ar laiku 99 min. Pusi laika tas iet pāri dienasgaismas pusē planētas, un atgriezties pie naktī uz pole.

Kā kustības satelītu Zemes rotē zem. Līdz brīdim, kad vienība ienāk izgaismots daļu, tas ir vairāk nekā apgabalā blakus jomā pagājušo savā pēdējā orbītā. 24 stundu laikā polāro satelītu laikā aptver lielāko daļu no Zemes divreiz, vienu reizi dienā, un pēc tam, kad naktī.

Sun-sinhronā orbītā

Tāpat kā geosynchronous satelīti jābūt virs ekvatora, ļaujot tiem palikt par vienu punktu, polāro orbitālo ir iespēja palikt tajā pašā laikā. Viņu orbīta ir saules sinhronā - krustojumā ekvatora kosmosa vietējo saules laiku, ir vienmēr tas pats. Piemēram, Terra satelīta šķērso vairāk nekā Brazīlijā vienmēr 10:30. Nākamais krustojums pēc 99 minūtēm vairāk nekā Ekvadoru un Kolumbiju arī notiek 10:30 pēc vietējā laika.

Saules sinhronā orbīta ir nepieciešams, lai zinātni, jo tas ļauj saglabāt leņķi saules gaismas krīt uz Zemes virsmas, lai gan tas var mainīties atkarībā no sezonas. Šī atbilstība nozīmē, ka zinātnieki var salīdzināt vairākus gadus bez jāuztraucas par pārāk lieliem lec aptverot vienu reizi attēlus planētas gadus, kas var radīt ilūziju par pārmaiņām. Bez saules sinhronā orbītā būtu grūti izsekot no tiem laika gaitā, un, lai savāktu informāciju, kas nepieciešama, lai pētījumu par klimata pārmaiņām.

No satelīta ceļš ir ļoti ierobežota. Ja tas ir pie augstumā 100 km, orbīta jābūt slīpumu 96 °. Jebkura novirze ir nepieņemama. Kopš pretestību atmosfēras un Saules un Mēness orbītā mainīgo aparātu pievilcīgu spēkā, tas ir regulāri mainīt.

Put orbītā: Launch

Uzsākšana ir nepieciešama enerģija, kuras apmērs ir atkarīgs no atrašanās vietas atspēriena, augstumu un slīpumu nākotnes trajektorijas tās kustību. Lai sasniegtu attālo orbītu, ir nepieciešams iztērēt vairāk enerģijas. Satellites ar ievērojamu slīpumu (piemēram, polārie), ir vairāk enerģijas patērē nekā riņķo virs ekvatora. Put orbītā ar zemu slīpumu palīdzētu Zemes rotāciju. Starptautiskā kosmosa stacija virzās leņķī 51,6397 °. Tas ir nepieciešams, lai nodrošinātu, ka kosmosa kuģu un Krievijas raķetes bija vieglāk nokļūt pie viņas. Augstums SKS - 337-430 km. Polar satelīti, no otras puses, ja ir tāda pulsa Zemes nesaņem, tāpēc viņi prasa vairāk enerģijas, lai kāpt un to pašu attālumu.

koriģēšana

Pēc uzsākšanas satelītu, ir nepieciešams veikt pasākumus, lai saglabātu to noteiktā orbītā. Tā kā Zeme nav perfekta sfēra, tā masa ir lielāka dažās vietās. Tas nelīdzenumi, papildus piesaisti saules, mēness un Jupitera (vismasīvākā planētas no Saules sistēmas), maina slīpumu orbītā. Visā viņa kalpošanas amats GOES satelītus koriģēta trīs vai četras reizes. LEO NASA ierīces vajadzētu pielāgot tās slīpumu gadā.

Turklāt netālu-Zemes satelīti ietekmē atmosfēru. Augšējā slāņi, lai gan ir diezgan maz, ir pietiekami spēcīga pretestība izdarīt tos tuvāk Zemei. Smaguma spēka ietekmi izraisa paātrinājumu satelītiem. Laika gaitā, tie tiek dedzināti ar spirāli grimst zemāk un ātrāk atmosfērā, vai krist atpakaļ uz Zemi.

Gaisa pretestība ir lielāka, kad saule ir aktīvs. Tāpat kā gaiss balonā izplešas un paceļas, kad tiek sasildīta, izplešas un paceļas atmosfērā, kad saule piešķir tai papildus enerģiju. Skraji atmosfēras slāņi pacelties un veikt savu vietu blīvāks. Tādēļ satelīti riņķo ap zemi, būtu mainīt savu nostāju par četras reizes gadā, lai kompensētu atmosfēras velciet. Kad Saules aktivitāte maksimālo, tad ierīces stāvoklis ir jāpielāgo ik pēc 2-3 nedēļām.

Kosmosa būvgruži

Trešais iemesls, piespiežot man orbītā - kosmosa atlūzu. Viens no komunikāciju satelītu Iridium sadūrās ar Nefunkcionējoši Krievijas kosmosa kuģi. Viņi lauza augšu, radot gružu mākonis, kas sastāv no vairāk nekā 2500 daļām. Katra vienība ir pievienota datu bāzē, kas tagad ietver vairāk nekā 18000 objekti antropogēnas izcelsmes.

NASA rūpīgi uzrauga visu, kas varētu saņemt tādā veidā satelītiem, ti. A. Sakarā ar gruvešiem vairākkārt nācās mainīt orbītu.

Centrs Mission Control inženieri uzrauga statusu satelītus un kosmosa atkritumus, kas var traucēt kustību, un, kā to prasa rūpīgi plānotu izvairīšanās manevriem. Tās pašas komandas plāno un veic manevrus, lai pielāgotu slīpumu un augstumu, satelītu.