Σε ποιο ύψος που φέρουν δορυφόρους, τον υπολογισμό τροχιά, την ταχύτητα και την κατεύθυνση της κίνησης

Ακριβώς όπως τα καθίσματα στο θέατρο επιτρέπουν διαφορετική ματιά στην εκπροσώπηση των διαφόρων τροχιές των δορυφόρων παρέχουν προοπτική, καθένα από τα οποία έχει το δικό του σκοπό. Κάποιοι φαίνεται να κρέμεται πάνω από το σημείο της επιφάνειας, που παρέχουν μια σταθερή εικόνα της μιας πλευράς της Γης, ενώ η άλλη κύκλους γύρω από τον πλανήτη μας, μια μέρα σκούπισμα σε πολλαπλές τοποθεσίες.

τύπους των τροχιών

Σε ποιο ύψος που φέρουν οι δορυφόροι; Υπάρχουν 3 τύποι τροχιές της γης: υψηλής, μέσης και χαμηλής. Σε υψηλές μακρύτερα από την επιφάνεια είναι γενικά πολλές καιρικές συνθήκες και κάποιοι δορυφόροι επικοινωνίας. Οι δορυφόροι σε τροχιά γύρω από μέση γήινη τροχιά περιλαμβάνουν πλοήγησης και ειδικά σχεδιασμένα για την παρακολούθηση μιας συγκεκριμένης περιοχής. Οι περισσότερες επιστημονικές διαστημικό σκάφος, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος παρακολούθησης για την επιφάνεια του στόλου της NASA της Γης, είναι σε χαμηλή τροχιά.

Ανεξάρτητα από το πόσο υψηλή που φέρουν δορυφόρους εξαρτάται από την ταχύτητα της κίνησής τους. Καθώς πλησιάζετε τη βαρύτητα της Γης γίνεται ισχυρότερη και ταχύτερη μετακίνηση. Για παράδειγμα, η NASA Aqua δορυφόρου διαρκεί περίπου 99 λεπτά για να πετάξει γύρω από τον πλανήτη σε περίπου 705 χιλιομέτρων, και η μετεωρολογικών μονάδα, σε έναν απομακρυσμένο 35786 χλμ από την επιφάνεια, θα απαιτούσε 23 ώρες, 56 λεπτά και 4 δευτερόλεπτα. Σε απόσταση 384.403 χιλιομέτρων από το κέντρο της Γης η Σελήνη ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή σε 28 ημέρες.

αεροδυναμική παράδοξο

δορυφορική αλλαγή υψομέτρου τροποποιεί επίσης σε μια ταχύτητα τροχιά. Εδώ υπάρχει ένα παράδοξο. Εάν ο φορέας εκμετάλλευσης δορυφορικών θέλει να αυξήσει την ταχύτητά του, δεν μπορεί να τρέχει μόνο τις μηχανές για την επιτάχυνση. Αυτό θα αυξήσει την τροχιά (και ύψος), το οποίο θα οδηγήσει σε μείωση της ταχύτητας. Αντ 'αυτού, θα πρέπει να εκτελέσετε τον κινητήρα προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης του δορυφόρου, δηλαδή. Ε Για να εκτελέσετε μια ενέργεια που θα μπορούσε να επιβραδύνει κινούμενο όχημα στη Γη. Η δράση αυτή θα κινηθεί κάτω από αυτό θα αυξήσει την ταχύτητα.

χαρακτηριστικά τροχιές

Εκτός από το ύψος, η διαδρομή της κίνησης του δορυφόρου χαρακτηρίζεται από εκκεντρικότητα και την κλίση. Το πρώτο σχετίζεται με το σχήμα της τροχιάς. Δορυφορική χαμηλή εκκεντρότητα κινείται κατά μήκος μιας τροχιάς κοντά στο κυκλικό. Η έκκεντρη τροχιά είναι ελλειπτική. Η απόσταση από το διαστημικό σκάφος στη Γη εξαρτάται από τη θέση του.

Κλίση - η γωνία της τροχιάς σε σχέση με τον ισημερινό. Ο δορυφόρος, ο οποίος περιστρέφεται ακριβώς πάνω από τον ισημερινό, έχει μια κλίση μηδέν. Εάν το διαστημικό σκάφος περνά πάνω από το βόρειο και νότιο πόλο (γεωγραφική και όχι μαγνητικές), η κλίση του είναι 90 °.

Όλοι μαζί - το ύψος, την εκκεντρικότητα και την κλίση - τον προσδιορισμό της κίνησης του δορυφόρου και τα παρόμοια από την άποψή του θα μοιάζει με τη γη.

υψηλής Γη

Όταν ο δορυφόρος φτάνει ακριβώς 42.164 χιλιόμετρα από το κέντρο της γης (περίπου 36 χιλιάδες. Χλμ από την επιφάνεια), εισέρχεται στη ζώνη όπου συναντά την περιστροφή τροχιά του πλανήτη. Καθώς η μηχανή κινείται με την ίδια ταχύτητα όπως η γη, δηλαδή. Περιόδου Ε της επανάστασης είναι 24 ώρες, φαίνεται ότι παραμένει στη θέση του μόνο σε μήκος, αν και μπορεί να παρασύρει από βορρά προς νότο. Αυτή η ειδική υψηλή τροχιά ονομάζεται γεωσύγχρονη.

Τα δορυφορικά κινείται σε μια κυκλική τροχιά ακριβώς πάνω από τον ισημερινό (η εκκεντρότητα και η κλίση του μηδέν) και ως προς τη Γη στέκεται ακόμα. Είναι πάντα βρίσκεται πάνω από το ίδιο σημείο στην επιφάνειά του.

Γεωστατική τροχιά εξαιρετικά πολύτιμο για την παρακολούθηση των καιρικών συνθηκών, όπως οι δορυφόροι επ 'αυτών παρέχουν συνεχή επισκόπηση της ίδιας επιφάνειας. Κάθε λίγα λεπτά, οι μετεωρολογικές βοηθήματα, όπως η GOES, παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τα σύννεφα, υδρατμούς και τον αέρα, και τη συνεχή ροή των πληροφοριών είναι η βάση για την παρακολούθηση και την πρόβλεψη του καιρού.

Επιπλέον, οι συσκευές GEO μπορεί να είναι χρήσιμα για την επικοινωνία (τηλεφωνία, τηλεόραση, ραδιόφωνο). GOES δορυφόροι παρέχουν την αναζήτηση εργασίας και φάρος διάσωσης, που χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν στην αναζήτηση των πλοίων και των αεροσκαφών που βρίσκονται σε κίνδυνο.

Τέλος, πολλοί vysokoorbitalnyh δορυφόρους της Γης παρακολούθηση της ηλιακής δραστηριότητας και να παρακολουθεί τα επίπεδα μαγνητικά πεδία και την ακτινοβολία.

Ο υπολογισμός του ύψους της γεωστατική τροχιά

Ο δορυφόρος λειτουργεί κεντρομόλος δύναμη F _ρ = (Μ v ₁ ²⁾ / R και τη βαρυτική δύναμη F _t = (GM ₁ Μ ₂₎ / R ^2. Δεδομένου ότι αυτές οι δυνάμεις είναι ίσες, είναι δυνατόν να εξισώσει τις σωστές πλευρές και κόψτε τα σε ₁ Μ μάζα. Το αποτέλεσμα είναι η εξίσωση v ² = (GM ²⁾ / R. Εξ ου και η ταχύτητα v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Δεδομένου ότι η γεωστατική τροχιά είναι ένα μήκος κύκλος 2πr τροχιακή ταχύτητα είναι v = 2πr / T.

Ως εκ τούτου, το ^R3 = Τ ² GM / (4π ^2).

Δεδομένου ότι Τ = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, Μ = 5,98x10 ²⁴ kg, τότε το R = 4,23x10 ⁷ m αφαιρώντας από τον R. ακτίνα της Γης, ίση 6,38x10 ⁶ m, είναι δυνατόν να γνωρίζουμε οι δορυφόροι υψόμετρο πετούν κρέμεται από ένα σημείο της επιφάνειας - 3,59x10 ⁷ μ.

σημείο Lagrange

Άλλες Μεγάλη τροχιές είναι το σημείο Lagrange, όπου η δύναμη της βαρύτητας της Γης αντισταθμίζεται από τη βαρύτητα του Ήλιου. Το μόνο που υπάρχει, εξίσου έλκονται από αυτά τα ουράνια σώματα και περιστρέφεται με τον πλανήτη μας γύρω από το άστρο.

Από τα πέντε σημεία Lagrange του συστήματος Ήλιου-Γης, μόνο τα δύο τελευταία, που ονομάζεται L5 και L4, είναι σταθερά. Στο υπόλοιπο του δορυφόρου είναι σαν μια μπάλα ισορροπημένη στην κορυφή ενός απότομου λόφου, κάθε μικρή διαταραχή θα το ωθήσει. Για να παραμείνει σε μια ισορροπημένη κατάσταση, το διαστημικό σκάφος έχει ανάγκη από διαρκή προσαρμογή. Στα δύο τελευταία σημεία των δορυφόρων Lagrange παρομοιαστεί με μια μπάλα στην μπάλα: ακόμα και μετά από μια έντονη διαταραχή, θα επανέλθω.

L1 βρίσκεται μεταξύ της Γης και του Ήλιου, επιτρέπει δορυφόρους που βρίσκονται σε αυτό, για να έχουν μια σταθερή εικόνα του αστεριού μας. Το SOHO ηλιακό παρατηρητήριο, δορυφόρο της NASA, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος για να παρακολουθείτε τον ήλιο από το πρώτο σημείο Lagrange 1.500.000 χιλιόμετρα από τη Γη.

L2 βρίσκεται στην ίδια απόσταση από τη Γη, αλλά είναι πίσω της. Οι δορυφόροι σε αυτήν την τοποθεσία απαιτείται μόνο μία ασπίδα θερμότητας για να προστατεύεται από το φως του ήλιου και τη θερμότητα. Αυτό είναι ένα καλό μέρος για διαστημικά τηλεσκόπια, που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της φύσης του σύμπαντος μέσα από παρατηρήσεις της ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου.

Ένα τρίτο σημείο Lagrange βρίσκεται μπροστά της Γης στην άλλη πλευρά του ήλιου, έτσι ώστε το φως είναι πάντα ανάμεσα σε αυτόν και τον πλανήτη μας. Ο δορυφόρος σε αυτή τη θέση, δεν θα είναι σε θέση να επικοινωνεί με τη Γη.

Εξαιρετικά σταθερό τέταρτο και πέμπτο σημείο Lagrange στην τροχιά του πλανήτη σε 60 ° μπροστά και πίσω από τη Γη.

Μεσαία γήινη τροχιά

Όντας πιο κοντά στη Γη, οι δορυφόροι κινούνται πιο γρήγορα. Υπάρχουν δύο μεσαία γήινη τροχιά: ημι-σύγχρονη και «Lightning».

Σε ποιο ύψος που φέρουν δορυφόρους σε μια ημι-σύγχρονη τροχιά; Είναι σχεδόν κυκλική (χαμηλή εκκεντρότητα) και απομακρύνεται σε μια απόσταση 26560 km από το κέντρο της γης (περίπου 20200 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια). Δορυφορική σε αυτό το υψόμετρο κάνει μια πλήρη περιστροφή κάθε 12 ώρες. Τουλάχιστον κινήσεις του, η Γη περιστρέφεται κάτω. Για 24 ώρες και τέμνει δύο πανομοιότυπα σημεία στον ισημερινό. Αυτή η τροχιά είναι σταθερή και πολύ προβλέψιμη. Το σύστημα χρησιμοποιεί παγκόσμια θέσης GPS.

Orbit «Lightning» (κλίση 63,4 °) χρησιμοποιείται για να παρατηρήσει σε υψηλά γεωγραφικά πλάτη. Οι γεωστατικοί δορυφόροι που συνδέονται με τον ισημερινό, έτσι ώστε να μην είναι κατάλληλα για μεγάλες αποστάσεις βόρειες ή νότιες περιοχές. Αυτό τροχιά είναι αρκετά εκκεντρικό: το διαστημικό σκάφος κινείται κατά μήκος ενός επιμήκους έλλειψη με τη Γη, που βρίσκεται κοντά στο ένα άκρο. Δεδομένου ότι ο δορυφόρος επιταχύνεται από τη βαρύτητα, κινείται πολύ γρήγορα όταν είναι κοντά στον πλανήτη μας. Όταν διαγράφετε η ταχύτητα επιβραδύνεται, έτσι ξοδεύει περισσότερο χρόνο στην κορυφή της τροχιάς στην πιο μακρινή από την άκρη της Γης, η απόσταση στην οποία μπορεί να φτάσει 40 χιλιάδες. Χλμ. τροχιακή περίοδος είναι 12 ώρες, αλλά περίπου τα δύο τρίτα του χρόνου ο δορυφόρος περνά πάνω από ένα ημισφαίριο. Όπως και η ημι-σύγχρονη δορυφορική τροχιά περνάει μέσα από την ίδια διαδρομή κάθε 24 ώρες. Χρησιμοποιείται για την επικοινωνία στο μακρινό βορρά ή νότο.

χαμηλή Γη

Οι περισσότερες επιστημονικές δορυφόρους, πολλές μετεωρολογικές και διαστημικό σταθμό σε σχεδόν κυκλική χαμηλή γήινη τροχιά. κλίση τους εξαρτάται από τον έλεγχο αυτό που κάνουν. TRMM ξεκίνησε για την παρακολούθηση τροπική βροχή, έτσι έχει μια σχετικά χαμηλή κλίση (35 °), ενώ παραμένει κοντά στον ισημερινό.

Πολλές παρατηρήσεις από δορυφόρους της NASA έχουν σχεδόν πολική τροχιά vysokonaklonnuyu. Το διαστημικό σκάφος κινείται γύρω από τη γη από την pole στο πόλο με μια περίοδο 99 min. Το ήμισυ του χρόνου που περνά πάνω από την πλευρά της ημέρας του πλανήτη, και να επανέλθει μέχρι το βράδυ για το πόλο.

Καθώς η κίνηση του δορυφόρου της Γης περιστρέφεται από κάτω. Μέχρι τη στιγμή που η μονάδα εισέρχεται στο φωτισμένο τμήμα, είναι πάνω από μια περιοχή παρακείμενη προς την περιοχή της διόδου της τελευταίας τροχιάς του. Κατά τη διάρκεια της περιόδου 24 ωρών πολικών δορυφόρων καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος της Γης δύο φορές, μία φορά την ημέρα και μία φορά το βράδυ.

Sun-σύγχρονη τροχιά

Ακριβώς όπως γεωσύγχρονη τροχιά πρέπει να είναι πάνω από τον Ισημερινό, που τους επιτρέπει να παραμείνουν σε ένα σημείο, πολική τροχιά έχουν τη δυνατότητα να μείνουν στο ίδιο χρονικό διάστημα. τροχιά τους είναι ήλιο-σύγχρονη - στη διασταύρωση του ισημερινού διαστημικό σκάφος τοπική ηλιακή ώρα είναι πάντα η ίδια. Για παράδειγμα, Terra δορυφορική διασχίζει τη Βραζιλία πάντα στις 10:30 το πρωί. Επόμενη διασταύρωση μετά από 99 λεπτά πάνω από τον Ισημερινό ή την Κολομβία παρουσιάζεται επίσης στις 10:30 τοπική ώρα.

Sun-σύγχρονη τροχιά είναι απαραίτητη για την επιστήμη, καθώς επιτρέπει να διατηρεί τη γωνία του ηλιακού φωτός που πέφτει πάνω στην επιφάνεια της Γης, αν και θα ποικίλει ανάλογα με την εποχή. Αυτή η συνέπεια σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να συγκρίνουν για πολλά χρόνια, χωρίς να χρειάζεται να ανησυχείτε για πολύ μεγάλα άλματα στην κάλυψη εφάπαξ εικόνες από τα χρόνια του πλανήτη, η οποία μπορεί να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση της αλλαγής. Χωρίς τον ήλιο-σύγχρονη τροχιά θα ήταν δύσκολο να παρακολουθείτε τους την πάροδο του χρόνου, και να συλλέγουν τις πληροφορίες που απαιτούνται για τη μελέτη της κλιματικής αλλαγής.

Η πορεία του δορυφόρου είναι πολύ περιορισμένη. Αν είναι σε υψόμετρο 100 χιλιομέτρων, η τροχιά πρέπει να έχει μια κλίση των 96 °. Οποιαδήποτε απόκλιση είναι απαράδεκτη. Από την αντίσταση της ατμόσφαιρας και την ελκτική δύναμη του Ήλιου και της συσκευής αλλάζει τροχιά της Σελήνης, θα πρέπει να αναπροσαρμόζεται τακτικά.

Βάλτε σε τροχιά: Εκκίνηση

Η έναρξη απαιτεί ενέργεια, το ύψος της οποίας εξαρτάται από τη θέση του στην εξέδρα εκτόξευσης, το ύψος και την κλίση του μέλλοντος τροχιά της κίνησής του. Για να φτάσετε απομακρυσμένη τροχιά, θα πρέπει να δαπανήσει περισσότερη ενέργεια. Οι δορυφόροι με σημαντική κλίση (π.χ., πολικό) είναι πιο ενεργοβόρα από εκείνες κύκλους πάνω από τον ισημερινό. Βάλτε σε τροχιά με μια μικρή κλίση του βοηθώντας την περιστροφή της Γης. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός κινείται σε γωνία 51,6397 °. Αυτό είναι απαραίτητο για να διασφαλιστεί ότι το διαστημικό λεωφορείο και οι Ρώσοι πυραύλους ήταν πιο εύκολο να πάρει μαζί της. Το ύψος του ΔΔΣ - 337 - 430 χλμ. Polar δορυφόρους, από την άλλη πλευρά, μέσω του παλμού της Γης δεν παίρνουν, έτσι ώστε να απαιτούν περισσότερη ενέργεια για να ανέβει την ίδια απόσταση.

προσαρμογή

Μετά την εκτόξευση του δορυφόρου είναι απαραίτητο να γίνουν προσπάθειες για να το κρατήσει σε μια συγκεκριμένη τροχιά. Δεδομένου ότι η Γη δεν είναι τέλεια σφαίρα, η βαρύτητα του είναι ισχυρότερη σε ορισμένα σημεία. Αυτή η ανομοιομορφία, εκτός από την έλξη του ήλιου, της σελήνης και του Δία (η πιο μαζική πλανήτης του ηλιακού συστήματος), αλλάζει την κλίση της τροχιάς. Καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής του, τη θέση GOES δορυφόρους διορθωθεί τρεις ή τέσσερις φορές. συσκευές LEO NASA θα πρέπει να ρυθμίσετε την κλίση της κάθε χρόνο.

Επιπλέον, οι κοντά στη Γη δορυφόρων επηρεάζει την ατμόσφαιρα. Τα ανώτατα στρώματα, αν και είναι αρκετά αραιή, έχει μια αρκετά ισχυρή αντίσταση για να επιστήσει πιο κοντά στη Γη. Η επίδραση της βαρύτητας οδηγεί σε μια επιτάχυνση των δορυφόρων. Με τον καιρό, καίγονται σε ένα φαύλο κύκλο βύθιση κάτω και ταχύτερη στην ατμόσφαιρα, ή να πέσουν πίσω στη Γη.

Η αντίσταση του αέρα είναι ισχυρότερη όταν ο ήλιος είναι ενεργός. Ακριβώς όπως ο αέρας στο μπαλόνι επεκτείνεται και αυξάνεται όταν θερμαίνεται, διαστέλλεται και αυξάνεται ατμόσφαιρα, όταν ο ήλιος δίνει επιπλέον ενέργεια. Αραιή ατμοσφαιρικά στρώματα ανέβει και να πάρουν τη θέση τους πυκνότερο. Ως εκ τούτου, οι δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη θα πρέπει να αλλάξει τη θέση της περίπου τέσσερις φορές το χρόνο για να αντισταθμίσει την ατμοσφαιρική έλξη. Όταν η ηλιακή μέγιστη δραστικότητα, η θέση της συσκευής πρέπει να προσαρμόσει κάθε 2-3 εβδομάδες.

διαστημικών αποβλήτων

Ο τρίτος λόγος, αναγκάζοντας μου σε τροχιά - διαστημικά απόβλητα. Μία από τις επικοινωνίες μέσω δορυφόρου Iridium συγκρούστηκε με ένα μη λειτουργικό ρωσικό διαστημικό σκάφος. Χώρισαν, δημιουργώντας ένα νέφος συντρίμμια που αποτελείται από περισσότερα από 2.500 μέρη. Κάθε στοιχείο έχει προστεθεί στη βάση δεδομένων, η οποία περιλαμβάνει σήμερα πάνω από 18.000 αντικείμενα της ανθρωπογενούς προέλευσης.

Η NASA παρακολουθεί προσεκτικά όλα όσα θα μπορούσε να πάρει με τον τρόπο των δορυφόρων, δηλαδή Α. Λόγω των συντριμμιών έχουν επανειλημμένα έπρεπε να αλλάξει τροχιά.

Οι μηχανικοί Κέντρο Mission Control παρακολουθεί την κατάσταση των δορυφόρων και διαστημικών αποβλήτων, η οποία μπορεί να επηρεάσει την κίνηση και όπως απαιτείται σχεδιάζουν προσεκτικά ελιγμούς αποφυγής. Τα ίδια τα σχέδια της ομάδας και να εκτελεί ελιγμούς για να ρυθμίσετε την κλίση και το ύψος του δορυφόρου.