V akej nadmorskej výške lietajú satelity, výpočet obežnej dráhe, rýchlosť a smer pohybu

Rovnako ako sedadlá v divadle umožní iný pohľad na zastúpenie rôznych obežných dráhach satelitov poskytnúť perspektívu, z ktorých každý má svoj vlastný účel. Niektoré sa zdajú byť visí nad bodom na povrchu, ktoré poskytujú neustály prehľad o jednej strane Zeme, zatiaľ čo druhá krúži okolo našej planéty, jeden deň zákrutu cez viac miest.

druhy orbit

V akej nadmorskej výšky letu družice? K dispozícii sú 3 druhy Zem obieha: vysoká, stredná a nízka. Pri vysokej najďalej od povrchu sú všeobecne mnoho počasie a niektoré komunikačné satelity. Satelity obiehajúce strednej obežnej dráhe Zeme patrí navigáciu a špeciálne navrhnutý pre sledovanie určitej oblasti. Najviac vedecké kozmické lode vrátane monitorovacieho systému pre povrchovú flotile NASA Zeme, je v nízkej obežnej dráhe.

Ohľadu na to, ako vysoko letiace družice závisí na rýchlosti ich pohybu. Keď sa blížite Zeme gravitácie sa stáva silnejší a rýchlejší pohyb. Napríklad NASA Aqua satelitný trvá asi 99 minút lietať okolo planéty u približne 705 km, a meteorologický prístroj, k vzdialenému 35786 km od povrchu, to by vyžadovalo 23 hodín, 56 minút a 4 sekundy. Vo vzdialenosti 384,403 km od stredu Zeme Mesiac dokončí jednu revolúciu v 28 dňoch.

aerodynamický paradox

Satelitné zmena nadmorskej výšky tiež upraví ju v rýchlosti na obežnej dráhe. Tu je paradox. V prípade, že prevádzkovateľ satelitnej chce zvýšiť svoju rýchlosť, nemôže len spustiť motory pre zrýchlenie. Tým sa zvýši dráhu (a výšku), čo povedie k zníženiu rýchlosti. Namiesto toho by ste mali bežať motor v opačnom smere pohybu družice, tj. E. Ak chcete vykonať akciu, ktorá by spomaliť pohybujúce sa vozidlo na Zemi. Takáto akcia sa bude pohybovať pod tým zvýši rýchlosť.

predstavuje orbity

Navyše k výške, dráha pohybu družice sa vyznačuje výstrednosti a sklonu. Prvá sa týka tvaru obežnej dráhy. Satelitné nízke výstrednosti sa pohybuje po dráhe v jeho blízkosti je kruhový. Excentrický obežná dráha je eliptický. Vzdialenosť od sondy na Zemi závisí na jeho polohe.

Sklon - uhol obežnej dráhy vzhľadom k rovníku. Satelit, ktorý sa otáča priamo nad rovníkom, má nulový sklon. V prípade, že kozmická loď prejde cez severného a južného pólu (geografických a magnetických nie), jej sklon je 90 °.

Všetci spoločne - výška, výstrednosť a sklon - určovať pohyb satelitu a podobne z jeho pohľadu bude vyzerať ako na zemi.

high-Krajina

Ak je satelit dosiahne presne 42164 km od stredu Zeme (asi 36.000. Km od povrchu), vstúpi do zóny, kde sa stretáva s obežnú dráhu rotácie planéty. Ako stroj pohybuje rovnakou rýchlosťou ako Zem, ktorá je. E. Jeho doba revolúcia je 24 hodín, zdá sa, že zostane na svojom mieste na jedinej dĺžky, aj keď sa môže posunúť od severu k juhu. Táto vysoko orbit sa nazýva geosynchronous.

Družica sa pohybuje v kruhovej dráhe priamo nad rovníkom (excentricita a sklon nula) a vzhľadom k Zemi stojí. Ten sa nachádza vždy nad rovnakého bodu na jeho povrchu.

Geostacionárnej obežnej dráhe veľmi cenné pre sledovanie počasia, ako satelitov ňom poskytujú neustály prehľad o rovnakom povrchu. Každých pár minút, meteorologické pomôcky, ako je GOES, poskytujú informácie o mraky, vodnej pary a vetra, a nepretržitý tok informácií je základom pre sledovanie a predpovedanie počasia.

Okrem toho môžu byť užitočné pre komunikáciu (telefóny, televízia, rádio) GEO zariadení. GOES družice poskytujú hľadaní zamestnania a záchranný maják, ktorý sa používa k pomoci pri hľadaní lodí a lietadiel v tiesni.

Napokon, veľa vysokoorbitalnyh pozemské satelity sledujú slnečnú aktivitu a monitorovať hladiny magnetických polí a žiarenia.

Výpočet výšky geostacionárnej dráhe

Satelitné pôsobí dostredivá sila F _p = (M v ₁ ²⁾ / R a gravitačná sila F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Pretože tieto sily sú rovnaké, je možné, aby sa rovnali na pravú stranu a rez je do ₁ M hmoty. Výsledkom je rovnica v ² = (GM ²⁾ / R. Preto je rýchlosť v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Vzhľadom k tomu, geostacionárnej obežnej dráhe je dĺžka kruh 2πr obežná rýchlosť je v = 2πR / T.

Z tohto dôvodu, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Vzhľadom k tomu, T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = ²⁴ 5,98x10 kg, potom R = 4,23x10 ⁷ m odpočítaním od R. Zeme polomeru, rovná 6,38x10 ⁶ m, je možné zistiť, že výškové satelity lietať visí na jednom mieste na povrchu - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange bod

Ďalšia skvelá orbity sú Lagrange bod, kde je sila zemskej gravitácie je kompenzovaný slnečná gravitácia. Všetko, čo existuje, rovnako priťahovaný k týmto nebeských telies a otáča sa spolu s našej planéty okolo hviezdy.

Z piatich Lagrangeových bodov v systéme Slnko-Zem, len posledné dva, nazvaný L5 a L4, sú stabilné. Vo zvyšku družice je ako guľa balansuje na vrchole strmého kopca: všetky mierna odchýlka bude tlačiť. Ak chcete zostať vo vyrovnanom stave, sonda je potrebné neustále úpravy. V posledných dvoch bodov satelitov Lagrangeových prirovnať ku guľu v guli: i po silnom rušenie, budú vracať.

L1 leží medzi Zemou a Slnkom, umožňuje satelity, ktoré sú v ňom, že má neustály prehľad o našej hviezdy. SOHO slnečné observatórium NASA satelit, Európska vesmírna agentúra sledovať slnka od prvého Lagrangeovho bodu 1,5 milióna kilometrov od Zeme.

L2 sa nachádza v rovnakej vzdialenosti od Zeme, ale je za ňou. Satelity v tejto lokalite vyžaduje iba jeden tepelný štít chrániť pred slnečným svetlom a teplom. Je to dobré miesto pre kozmické ďalekohľady, ktoré sa používajú na štúdium podstatu vesmíru prostredníctvom pozorovania mikrovlnného žiarenia na pozadí je.

Tretí Lagrangian bod sa nachádza v prednej časti Zeme na druhej strane Slnka, takže svetlo je vždy medzi ním a našej planéty. Družica v tejto pozícii nebude môcť komunikovať so Zemou.

Extrémne stabilný štvrtý a piaty Lagrange bod obežnej dráhe planéty v 60 ° vpredu a vzadu Earth.

earth orbit Medium

Je bližšie k Zemi, satelity pohybovať rýchlejšie. Existujú dve stredne-Earth orbit: semi-synchrónna a "Lightning".

V akej nadmorskej výšky letu družice v semi-synchrónny obežnej dráhe? To je takmer kruhový (nízka výstrednosť) a odstránil sa vo vzdialenosti 26560 km od stredu zeme (asi 20200 km nad povrchom). Satelit na tejto výške umožňuje kompletné rotáciu každých 12 hodín. Aspoň jeho pohyby Zem otáča pod ním. Po dobu 24 hodín, a to pretína dva identické body na rovníku. Táto obežná dráha je konzistentné a vysoko predvídateľné. Systém využíva globálny pozičný systém GPS.

Orbit "Lightning" (sklon 63,4 ° C) sa používa pozorovať v zemepisných šírkach. Geostacionárnych družíc sú pripojené k rovníku, takže nie sú vhodné pre diaľkovú severnú alebo južnú oblastiach. Táto orbita je celkom výstredný: sonda pohybuje pozdĺž pretiahnutej elipsy so Zemou, ktorá sa nachádza v blízkosti jedného okraja. Vzhľadom k tomu, satelit je urýchlený pôsobením gravitácie, sa pohybuje veľmi rýchlo, keď sa blíži k našej planéte. Keď odstránite rýchlosť spomaľuje, a tak trávia viac času v hornej časti orbity v najďalej od okraja Zeme, vzdialenosť, na ktorú môže dosiahnuť 40 tisíc. Km. obežná doba je 12 hodín, ale asi dve tretiny doby družice strávi viac ako jednej hemisféry. Rovnako ako semi-synchrónny obežnú dráhu satelit prechádza rovnakou cestou každých 24 hodín. To sa používa pre komunikáciu v ďalekom severe a juhu.

low Krajina

Väčšina vedeckej družice, mnoho meteorologické a kozmickej stanice sú v blízkej kruhovým nízku obežnú dráhu Zeme. Ich sklon závisí na sledovanie toho, čo robia. TRMM bola zahájená pre sledovanie tropický dážď, tak má relatívne nízky sklon (35 °), zatiaľ čo zvyšných blízkosti rovníka.

Mnoho pozorovaní z družice NASA majú takmer polárne dráhu vysokonaklonnuyu. Kozmickej lode sa pohybuje okolo Zeme od pólu k pólu sa po dobu 99 min. Polovicu času prechádza cez denné strane planéty, a vrátiť sa v noci na tyči.

Ako pohybu družice Zem sa otáča pod ním. V čase, keď je jednotka vstupuje do osvetlenú časť, to je na ploche priľahlé k oblasti priechodu poslednej obežnej dráhy. Počas 24 hodín polárnych satelitov pokryť väčšinu Zeme dvakrát, raz denne a raz v noci.

Sun synchrónny obežnej dráhe

Rovnako ako geostacionárne družice, musí byť nad rovníkom, čo im umožňuje zostať na jednom mieste, polárne orbitálne mať možnosť zostať v rovnakom čase. Ich orbita je slnko-synchrónny - na križovatke rovníku kozmických lodí miestneho slnečného času je vždy rovnaký. Napríklad Terra satelit prekročí Brazílii vždy o 10:30. Vedľa prienik po 99 minútach viac ako Ekvádoru či Kolumbii dochádza tiež v 10:30 miestneho času.

Sun synchrónny orbita je nutná pre vedu, pretože umožňuje zachovať uhol slnečného žiarenia dopadajúceho na povrch Zeme, aj keď sa budú líšiť v závislosti na ročnom období. Táto konzistencia znamená, že vedci môžu porovnávať niekoľko rokov, bez toho aby sa museli starať o príliš veľkých skokov v krytí jednorazových snímok planéty rokov, ktoré môžu vytvárať ilúziu zmeny. Bez slnkom synchrónny obežnej dráhe, že by bolo ťažké udržať si prehľad o nich v priebehu času, a zhromažďovať informácie potrebné pre štúdium klimatických zmien.

Cesta satelitu je veľmi obmedzený. Ak je to v nadmorskej výške 100 km, orbita musí mať sklon 96 °. Akákoľvek odchýlka je neprijateľné. Vzhľadom k odporu atmosféry a príťažlivé sily Slnka a menenie obežnej dráhe Mesiaca, musí byť pravidelne upravované.

Dať na obežnú dráhu: Spustiť

Začatie vyžaduje energiu, ktorej výška závisí od umiestnenia na odpaľovacej rampe, aby výška a sklon budúce trajektórie jej pohybu. Ak chcete dosiahnuť vzdialeného obežnú dráhu, je nutné vynaložiť viac energie. Satelity so značným sklonom (napr., Polárna) je energeticky náročná, než krúžiť nad rovníkom. Dať na obežnú dráhu s nízkym sklonom pomáha zemskú rotáciu. Medzinárodná vesmírna stanica sa pohybuje pod uhlom 51,6397 °. To je nevyhnutné na zabezpečenie toho, aby raketoplánu a ruskej rakety bolo jednoduchšie sa dostať k nej. Výška ISS - 337-430 km. Polárna satelity, na druhej strane, a to prostredníctvom tepu Krajina nedostanú, takže potrebujú viac energie vyšplhať na rovnakú vzdialenosť.

nastavenie

Po vypustení satelitu je nutné vyvinúť úsilie, aby ju udržali v určitom obežnej dráhe. Vzhľadom na to, že Zem nie je dokonalá guľa, jeho gravitácia je silnejšia v niektorých miestach. Táto nerovnosť, navyše k príťažlivosti slnko, mesiac a Jupitera (najhmotnejšia planéta slnečnej sústavy), zmení sklon obežnej dráhy. Po celú dobu jeho životnosti polohy EPOS satelity opravené trikrát alebo štyrikrát. Zariadenie LEO NASA by mala upraviť svoj sklon ročne.

Okrem toho sa v blízkosti Zeme družice ovplyvňuje atmosféru. Najvrchnejšej vrstvy, aj keď pomerne riedke, majú dostatočne silnú odolnosť voči ťahu je bližšie k Zemi. Vplyv gravitácie vedie k urýchleniu satelitov. V priebehu doby, oni sú spálené v špirále klesá nižšie a rýchlejšie do atmosféry, alebo spadnúť späť na Zem.

Odpor vzduchu je silnejší, keď je aktívna na slnku. Rovnako ako vzduch v balóne rozširuje a stúpa pri zahriatí, rozširuje a stúpa atmosféry, keď je slnko dáva ďalšiu energiu. Riedke atmosférické vrstvy vystúpiť a vziať si ich miesto hustejšie. Preto družice obiehajúce okolo Zeme by mala zmeniť svoj postoj o štyrikrát do roka, aby kompenzovať atmosférický ťahať. Keď maximum slnečnej aktivity, poloha zariadenia sa musí prispôsobiť každej 2-3 týždne.

vesmírneho odpadu

Tretím dôvodom, nútil ma do orbit - vesmírneho odpadu. Jedným z telekomunikačnej družice Iridium zrazil s nefunkčné ruskej kozmickej lode. Sú rozpadla, vytvorenie oblaku skladajúci sa z viac ako 2500 dielov. Každá položka bola pridaná do databázy, ktorá teraz zahŕňa viac ako 18.000 objekty antropogénneho pôvodu.

NASA pozorne sleduje všetko, čo mohol dostať do cesty satelitov, tj. A. Vzhľadom k trosiek opakovane musel zmeniť obežnú dráhu.

Center Mission Control inžinieri sledovať stav satelitov a kozmického odpadu, ktoré môžu interferovať s pohybom a podľa potreby starostlivo plánovať úhybné manévre. Rovnaké plány tímu a vykonáva manévre nastavením sklonu a výšky družice.