Na kojoj nadmorskoj visini leti satelita, izračun putanja, brzina i smjer kretanja

Baš kao što su sjedala u kazalištu omogućuju drugačiji pogled na zastupljenost različitih putanja satelita pružiti perspektivu, od kojih svaka ima svoju svrhu. Neki Čini se da visi preko točke na površini, oni pružaju konstantnu pregled jednoj strani Zemlje, dok je druga kruže oko naše planete, jednog dana pomesti nad više lokacija.

vrste orbita

Na kojoj nadmorskoj visini leti satelita? Postoje 3 vrste zemljanih orbitama: visoka, srednja i niska. Pri visokom najudaljeniji od površine su uglavnom mnogo vremena, a neki komunikacijski sateliti. Sateliti kruže oko srednje orbiti uključuju navigaciju i posebni dizajniran za praćenje određenu regiju. Većina znanstvenih letjelica, uključujući i sustav praćenja za površinsku flotu NASA-Zemlje, u niskoj orbiti.

Ma kako visoko leti satelita ovisi o brzini njihovog kretanja. Kako se približavate Zemlju gravitacija postaje jači i brže kretanje. Na primjer, NASA-in satelit Aqua traje oko 99 minuta da leti oko planeta oko 705 km, a meteorološka jedinica, na udaljenom 35786 km od površine, to će zahtijevati 23 sati, 56 minuta i 4 sekunde. Na udaljenosti od 384,403 km od središta Zemlje Mjesec jedan okretaj izvrši u 28 dana.

aerodinamičan paradoks

satelitska promjene nadmorske visine i to mijenja na brzinu orbite. Tu je paradoks. Ako satelitska operater želi povećati svoju brzinu, on ne može samo pokrenuti motore za ubrzanje. To će povećati orbitu (i visina), što će dovesti do smanjenja brzine. Umjesto toga, trebali pokrenuti motor u suprotnom smjeru od gibanja satelita, tj. E. izvesti radnju koja će usporiti kretanje vozila na Zemlji. Takvo djelovanje će ga premjestiti u nastavku koji će povećati brzinu.

Značajke orbite

Osim visine, put gibanja satelita karakterizira ekscentričnosti i nagiba. Prva se odnosi na oblik orbite. Satelitski niske ekscentričnosti pomiče uzduž putanje blizu kružna. Ekscentrični orbita eliptičan. Udaljenost od letjelice na Zemlju ovisi o njegovom položaju.

Nagib - kut putanje u odnosu na ekvator. Satelit, koji se okreće direktno iznad ekvatora, ima nula nagib. Ako se letjelica prelazi preko Sjevernog i Južnog pola (geografskim i magnetskim ne), njegova sklonost je 90 °.

Sve u svemu - visina, ekscentričnost i nagiba - odrediti gibanje satelita i slično iz njegove točke gledišta će izgledati zemlje.

visoke Zemlja

Kada satelitska dosegne točno 42.164 km od Zemlje centra (oko 36 tisuća kuna. Km od površine), on ulazi u zonu gdje se sastaje rotacijske orbite planeta. Kao stroj kreće istom brzinom kao i Zemlja, to je. E. Njegova razdoblje revolucije je 24 sata, čini se da ostaje na mjestu na samo dužine, iako to može lutati od sjevera prema jugu. Ova posebna visoka orbita se naziva geosinkrono.

Satelitski kreće u kružnoj orbiti direktno iznad ekvatora (ekscentriciteta i nagiba od nule) i u odnosu na Zemlji stoji. Uvijek se nalazi iznad iste točke na njegovoj površini.

Geostacionarnoj orbiti od iznimne vrijednosti za meteorološka praćenja, kao i satelita na njemu osigurati kontinuiranu pregled istoj površini. Svakih nekoliko minuta, meteorološke pomoći, kao što su IDE, pružaju informacije o oblaka, vodene pare i vjetra, te stalnim protokom informacija je temelj za praćenje i prognozi vremena.

Osim toga, GEO uređaji mogu biti korisni za komunikacije (telefonija, televizija, radio). ODLAZI sateliti pružaju traženje posla i spašavanja far, a koristi se za pomoć u potrazi za brodovima i zrakoplovima u nevolji.

Konačno, mnogi vysokoorbitalnyh Zemljini sateliti prate sunčevu aktivnost i pratiti razine magnetskog polja i zračenja.

Izračun visine geostacionarnoj orbiti

Satelitska djeluje centripetalna sila F _p = (M v ₁ ²⁾ / R i gravitacijske sile F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Budući da ove sile su jednake, moguće je izjednačiti desne strane i izrezati ih u ₁ M mase. Rezultat je jednadžba v = ² (GM ²⁾ / R. Stoga je brzina v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Jer geostacionarne putanja je duljina krug 2πr orbitalnog brzina je v = 2πR / T.

Stoga, ^R3 = ^T2 GM / (4π ^2).

Jer T = ^4, 8,64x10 G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, R = ⁷ 4,23x10 m oduzimanjem od R. radijusa Zemlje, jednaki 6,38x10 ⁶ m, moguće je da se zna da visina sateliti lete visi s jedne točke na površini - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrangeov točka

Druga velika orbite su Lagrange točke gdje je sila Zemljine gravitacije kompenzira Sunca gravitacije. Sve što postoji, jednako privlači ove nebeskih tijela i rotira s našeg planeta oko zvijezde.

Od pet Lagrangian točaka u sustavu od Sunca do Zemlje, samo zadnja dva, zove L5 i L4, su stabilni. U ostatku satelita poput lopte balansirao na vrhu strmog brežuljka: bilo neznatno perturbacija će ga gurnuti. Ostati u uravnoteženom stanju, letjelica je u potrebi za stalnom prilagodbe. U posljednje dvije točke Lagrangeovog satelita usporedio s loptom u loptu: čak i nakon jake smetnje, oni će se vratiti.

L1 se nalazi između Zemlje i Sunca, omogućuje sateliti koji su u njemu, da ima stalan pregled naše zvijezde. SOHO solarni opservatorij, NASA satelit, Europska svemirska agencija za praćenje na suncu od prvog Lagrangeove točke 1,5 milijuna kilometara od Zemlje.

L2 nalazi na istoj udaljenosti od Zemlje, ali je iza nje. Sateliti u ovom mjestu zahtijeva samo jedan toplinski štit za zaštitu od sunčeve svjetlosti i topline. Ovo je dobro mjesto za svemirski teleskopi, koji se koriste za proučavanje prirode Svemira kroz promatranja mikrovalnom pozadinskom zračenju.

Treći Lagrangeove točke nalazi se ispred Zemlje na drugoj strani Sunca, tako da je svjetlo uvijek između njega i našeg planeta. Satelit u ovom položaju neće biti u mogućnosti komunicirati sa Zemljom.

Izuzetno stabilan četvrti i peti Lagrangeov smisla orbitalne putanje planeta u 60 ° ispred i iza Zemlje.

Srednja Zemlja orbita

Budući da je bliže Zemlji, sateliti se kreću brže. Postoje dvije srednje orbiti: polu-sinkroni i „Munja”.

Na kojoj nadmorskoj visini leti satelita u polu-sinkroni orbiti? To je gotovo kružna (nizak ekscentricitet) i ukloniti na udaljenosti 26560 km od Zemlje centra (oko 20200 km iznad površine). Satelit na ovoj visini čini kompletan rotacije svakih 12 sati. Barem njegovi pokreti Zemlja ispod rotira. Za 24 sata i presijeca dvije identične točke na ekvatoru. Ova putanja je dosljedan i vrlo predvidljiva. Sustav se koristi za globalno pozicioniranje GPS.

„Kruže” Lightning (nagibnog 63,4 °), koristi se promatrati u visokim širinama. Geostacionarni sateliti su priključeni na ekvatoru, pa oni nisu pogodni za duge sjevernim ili južnim krajevima. Ova putanja je prilično ekscentričan: letjelica kreće duž izduženog elipse sa Zemlje, koji se nalazi u neposrednoj blizini jednog ruba. Od satelitska ubrzava gravitacije, ona kreće vrlo brzo, kada je u neposrednoj blizini našeg planeta. Kada izbrišete brzina usporava, pa je više vremena provodi na vrhu orbite u najdalje od ruba Zemlje, udaljenost do koje može doći do 40 tisuća. KM. orbitalni period je 12 sati, ali oko dvije trećine vremena satelitska potroši više od jedne hemisfere. Kao polu-sinkroni orbiti satelit prolazi kroz isti put u 24 sata. To se koristi za komunikaciju na krajnjem sjeveru ili jugu.

niska Zemlja

Većina znanstvenih satelita, mnogi meteorološke i svemirska postaja u skoroj-kružne niskoj orbiti. Njihov nagib ovisi o praćenju ono što oni rade. TRMM je pokrenut za praćenje tropska kiša, tako da ima relativno nisku nagiba (35 °), dok je preostalih u blizini ekvatora.

Mnogi zapažanja iz NASA satelita imaju gotovo polarnu orbitu vysokonaklonnuyu. Letjelica se kreće oko Zemlje od pola do pola s rokom od 99 min. Pola vremena prolazi preko ljetnog strani planeta, i vratiti se navečer na stup.

Kao prijedlog satelita Zemlja okreće ispod. Do trenutka kad je jedinica ulazi u osvijetljenu dio, to je na površini u susjedstvu području prolaska zadnjeg orbite. Tijekom razdoblja od 24 sata od polarnih satelita pokriva većinu Zemlje dva puta, jednom po danu i jednom noću.

Sun-sinkroni orbita

Baš kao što je geosinkroni satelit mora biti iznad ekvatora, dopuštajući im da ostanu na jednom mjestu, polarni-u orbiti imaju sposobnost da ostane u isto vrijeme. Njihova putanja je sunce-sinkroni - na raskrižju ekvatora svemirska lokalnom Sunčevo vrijeme je uvijek isti. Na primjer, Terra satelit prelazi preko Brazila uvijek u 10:30 sati. Sljedeća raskrižje nakon 99 minuta više od Ekvadora i Kolumbije također pojavljuje u 10:30 po lokalnom vremenu.

Sun-sinkroni orbita je potrebno za znanost, jer omogućuje da zadrži kut sunčeve svjetlosti koja pada na površinu Zemlje, iako će varirati ovisno o sezoni. To dosljednost znači da znanstvenici mogu usporediti nekoliko godina, bez brige o prevelik skokova u pokrivajući jednokratne slike planeta godina, što može stvoriti iluziju promjena. Bez sunca sinkroni orbiti da će to biti teško pratiti ih tijekom vremena, te prikupiti podatke potrebne za proučavanje klimatskih promjena.

Put satelita je vrlo ograničena. Ako je na nadmorskoj visini od 100 km, orbita mora imati nagib od 96 °. Svako odstupanje je neprihvatljivo. Budući da je otpor atmosfere i atraktivnog snagu Sunca i aparata za presvlačenje Mjesečeve orbite, mora se redovito podešavati.

Stavi u orbitu: Predstavljanje

Lansiranje zahtijeva energiju, čiji iznos ovisi o položaju lansirnoj rampi, visine i nagiba buduće putanje njegovog kretanja. Da bi došli do udaljenog orbitu, potrebno je potrošiti više energije. Sateliti sa znatnim nagiba (na primjer polarni) je više energija trajati od onih kruže iznad ekvatora. Stavi u orbitu s niskim nagibom pomaže Zemljinu rotaciju. Međunarodna svemirska postaja kreće pod kutom 51,6397 °. To je potrebno kako bi se osiguralo da je space shuttle i ruski projektili lakše doći do nje. Visina ISS - 337-430 km. Polarni satelita, s druge strane, pomoću puls Zemlje ne bi, pa oni zahtijevaju više energije da se popne na istu udaljenost.

podešavanje

Nakon lansiranja satelita potrebno je učiniti napore da ga zadrži na određenoj orbiti. Budući da Zemlja nije savršena kugla, njena gravitacija je jača u nekim mjestima. Ova neujednačenost, osim utjecaja Sunca, Mjeseca i Jupitera (najmasovniji planeta Sunčevog sustava), mijenja nagib orbite. Kroz njegov životni vijek položaj ODLAZI sateliti ispravljen tri ili četiri puta. LEO NASA uređaji trebali prilagoditi svoj nagib godišnje.

Osim toga, u blizini-Zemljini sateliti utječe na atmosferu. Najgornji slojevi, iako vrlo rijetko, imaju jak dovoljno otpor strujanju ih bliže Zemlji. Učinak gravitacije dovodi do ubrzanja satelita. Tijekom vremena, oni su spaljeni u spiralu tone sve niže i brže u atmosferu ili se vratiti na Zemlju.

Otpor zraka je jači kada je aktivan od sunca. Baš kao što je zrak u balon se širi i raste kada se zagrije, širi i uzdiže atmosferu kad sunce mu daje dodatnu energiju. Rijetke atmosferske slojeve penjati i zauzeti njihovo mjesto gušće. Dakle, sateliti u orbiti oko Zemlje treba promijeniti svoje stajalište o četiri puta godišnje kako bi se kompenzirao atmosferske drag. Kada maksimalno solarna aktivnost, položaj uređaja moraju prilagoditi svaka 2-3 tjedna.

prostor krhotine

Treći razlog, prisiljavajući me u orbitu - svemirske krhotine. Jedan od komunikacije satelitska Iridium nalete na ne-funkcioniranje ruske svemirske letjelice u. Prekinuli su, stvarajući oblak otpatke koji se sastoji od više od 2.500 dijelova. Svaki predmet je dodan u bazu podataka, koja sada uključuje više od 18.000 objekata antropogenog podrijetla.

NASA pozorno prati sve što se moglo dobiti na putu satelita, tj. A. Zbog ostataka u više navrata su morali promijeniti orbitu.

Centar Misija Kontrola inženjeri pratiti status satelita i svemirske krhotine, koje mogu ometati kretanje i po potrebi oprezno planirati evazivnim manevrima. Isti tim planira i izvodi manevre za podešavanje nagiba i visine satelita.