Vid vilken höjd flygande satelliter omloppsbana beräkning, hastighet och rörelseriktning

Precis som platser i teatern tillåta olika titt på representation av olika banor satelliterna ger perspektiv, var och en har sitt eget syfte. En del verkar vara hängande över den punkt på ytan, de ger en konstant överblick över ena sidan av jorden, medan den andra cirklar runt vår planet, en dag sveper över flera platser.

typer av omloppsbanor

Vid vilken höjd flygande satelliter? Det finns 3 typer av jordomloppsbanor: hög, medel och låg. Vid höga längst bort från ytan är i allmänhet många väder och en del kommunikationssatelliter. Satelliter som kretsar medelhög omloppsbana inkluderar navigation och specialdesignade för att övervaka en specifik region. De flesta vetenskapliga rymdfarkoster, inklusive system för ytan flotta av NASA Earth övervakning är i en låg omloppsbana.

Oavsett hur högt flygande satelliter beror på hastigheten på deras rörelse. När du närmar dig jorden gravitation blir starkare och snabbare rörelser. Till exempel, tar NASA Aqua satelliten ca 99 minuter för att flyga runt planeten vid ca 705 km, och den meteorologiska enheten, till en avlägsen 35786 km från ytan, skulle det krävas 23 timmar, 56 minuter och 4 sekunder. På ett avstånd av 384.403 km från centrum av jorden månen avslutar ett varv på 28 dagar.

aerodynamiska paradoxen

satellit höjd förändring modifierar också i en omloppsbana hastighet. Här finns en paradox. Om satellitoperatören vill öka sin hastighet, kan han inte bara köra motorerna för acceleration. Detta kommer att öka omloppsbana (och höjd), vilket kommer att leda till en minskning i hastighet. I stället bör man kör motorn i motsatt rörelseriktning satelliten, dvs. E. För att utföra en åtgärd som skulle bromsa fordon i rörelse på jorden. Sådana åtgärder kommer att flytta den under som kommer att öka hastigheten.

Funktioner banor

Utöver höjden, är banan för rörelsen hos satelliten som kännetecknas av excentricitet och lutning. Det första hänför sig till formen på omloppsbana. Satellit låga excentricitet rör sig längs en bana nära cirkulär. Den excentriska bana är elliptisk. Avståndet från rymdskepp till jorden beror på dess position.

Lutning - vinkeln på bana i förhållande till ekvatorn. Satelliten, som roteras direkt över ekvatorn, har ett noll lutning. Om rymdfarkosten passerar över de norra och södra polerna (geografiska och magnetiska inte), är dess lutning 90 °.

Alla tillsammans - höjd, excentricitet och lutning - bestämma rörelse satelliten och liknande från hans synpunkt kommer att se ut på jorden.

hög-Earth

När satelliten når exakt 42164 km från jordens centrum (ca 36 tusen. Km från ytan), går den in i zonen där den möter rotationsomloppsbana av planeten. När maskinen rör sig med samma hastighet som jorden, alltså. E. Dess period av revolution är 24 timmar, det verkar som det sitter på plats på bara longitud, även om det kan glida från norr till söder. Denna speciella hög bana kallas geostationära.

Satelliten rör sig i en cirkulär bana direkt ovanför ekvatorn (excentricitet och lutning noll) och i förhållande till jorden står stilla. Han är alltid belägen ovanför samma punkt på dess yta.

Geostationär bana oerhört värdefullt för väder övervakning, eftersom satelliter därpå ge kontinuerlig överblick över samma yta. Varje några minuter, de meteorologiska hjälpmedel, såsom GOES, ger information om moln, vattenånga och vind, och den konstanta flödet av information är grunden för övervakning och väderprognoser.

Dessutom kan GEO anordningar vara användbara för kommunikation (telefoni, TV, radio). GOES satelliter ger jobbsökande och räddnings Beacon, som används för att underlätta sökandet av fartyg och flygplan i nöd.

Slutligen är många vysokoorbitalnyh jorden satelliter övervakning solaktivitet och övervaka halterna av magnetiska fält och strålning.

Beräkningen av höjden på geostationär bana

Satelliten fungerar centripetalkraft _Fp = (M v ₁ ²⁾ / R och gravitationskraften F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Eftersom dessa krafter är lika, är det möjligt att likställa de högra sidorna och skär dem i ₁ M massa. Resultatet är ekvationen v ² = (GM ²⁾ / R. Hence hastigheten v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Eftersom geostationär bana är en cirkel 2πr längd omloppshastighet är v = 2πR / T.

Hence, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Eftersom T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, då är R = 4,23x10 ⁷ m subtrahera från R. jordradien, lika 6,38x10 ⁶ m, är det möjligt att känna till höjd satelliter flyga hängande på en punkt av ytan - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange punkt

Andra stora banor är Lagrange punkt, där kraften av jordens gravitation kompenseras av solens gravitation. Allt som finns är lika attraherad av dessa himlakroppar och roterar med vår planet runt stjärnan.

Av de fem Lagrange punkter i sol-jord-system, bara de två sista, som kallas L5 och L4, är stabila. I resten av satelliten är som en boll balanserad på toppen av en brant backe: varje liten störning kommer att driva den. Att stanna kvar i ett balanserat tillstånd, är rymdskepp i behov av ständig anpassning. Under de senaste två punkter i Lagrange satelliterna liknas vid en boll i bollen: även efter en stark störning, kommer de att komma tillbaka.

L1 ligger mellan jorden och solen, gör det möjligt för satelliter som är i den, för att ha en konstant överblick över vår stjärna. SOHO Solar Observatory, NASA satellit, European Space Agency för att spåra solen från den första Lagrange punkt 1.5 miljoner kilometer från jorden.

L2 ligger på samma avstånd från jorden, men bakom henne. Satelliter i detta läge kräver endast en värmesköld för att skydda mot solljus och värme. Detta är en bra plats för rymdteleskop, som används för att studera vilken typ av universum genom observationer av mikrovågsugn bakgrundsstrålningen.

En tredje lagrangepunkter ligger framför jorden på den andra sidan av solen, så att ljuset alltid är mellan honom och vår planet. Satelliten i detta läge kommer inte att kunna kommunicera med jorden.

Extremt stabil fjärde och femte Lagrange punkt i omloppsbana av planeten i 60 ° framåt och bakom jorden.

Medelhög omloppsbana

Att närmare jorden, satelliterna rör sig snabbare. Det finns två medelstora omloppsbana runt jorden: delsynkrona och "Lightning".

Vid vilken höjd flygande satelliter i en semi-synkron omloppsbana? Det är nästan cirkulär (låg excentricitet) och avlägsnades till ett avstånd 26560 km från jordens centrum (ca 20200 km ovanför ytan). Satellit på denna höjd gör en komplett rotation var 12 timmar. Minst hans rörelser roterar jorden under. I 24 timmar och det skär två identiska punkter på ekvatorn. Denna bana är konsekvent och mycket förutsägbar. Systemet använder Global Positioning GPS.

Orbit "Lightning" (lutning 63,4 °) används för att observera i höga latituder. Geostationära satelliter är anslutna till ekvatorn, så de är inte lämpliga för långväga norra eller södra regionerna. Denna bana är ganska excentrisk: rymdfarkosten rör sig längs en långsträckt ellips med jorden, beläget i närheten av en kant. Eftersom satelliten accelereras genom gravitation, rör det mycket snabbt när det är nära till vår planet. När du tar bort hastigheten saktar ner, så han tillbringar mer tid på den övre delen av banan i längst bort från kanten av jorden, avståndet till som kan nå 40 tusen. Km. omloppstid är 12 timmar, men ungefär två tredjedelar av tiden satelliten tillbringar mer än en halvklotet. Liknande den halv synkron bana satelliten passerar genom samma bana var 24 h. Den används för kommunikation i den långt norrut eller söderut.

låg jord

De flesta vetenskapliga satelliter, många meteorologiska och rymdstationen befinner sig i nästan cirkulära låg omloppsbana runt jorden. Deras lutning beror på att övervaka vad de gör. TRMM lanserades för övervakning tropiskt regn, så har en relativt låg lutning (35 °), samtidigt som den är nära ekvatorn.

Många observationer från NASA-satelliter har nästan polär bana vysokonaklonnuyu. De rymdskepp rör sig runt jorden från pol till pol med en period av 99 min. Halva tiden den passerar över dagsljus sidan jordklotet, och återgå till natten på stolpen.

Som rörelsen hos satelliten jorden roterar under. Med den tid enheten går den belysta delen, är den över ett område intill området för passagen av dess sista omloppsbana. Under 24-timmarsperiod av polära satelliter täcker de flesta av jordens två gånger, en gång om dagen och en gång på natten.

Solsynkron bana

Precis som geostationära satelliter måste vara över ekvatorn, så att de kan stanna kvar på en punkt, polar kretsande har förmågan att stanna på samma tid. Deras bana är sol-synkron - i skärningspunkten mellan ekvatorn rymdskepp lokal soltid är alltid densamma. Till exempel korsar Terra satellit över Brasilien alltid 10:30. Nästa korsning efter 99 minuter över Ecuador eller Colombia förekommer också vid 10:30 lokal tid.

Solsynkron bana är nödvändig för vetenskapen, eftersom det tillåter att upprätthålla vinkeln hos solljus som faller på ytan av jorden, även om det varierar beroende på säsong. Denna konsekvens innebär att forskarna kan jämföra under flera år utan att behöva oroa sig för stora hopp i att täcka engångs bilder av planetens år, vilket kan skapa en illusion av förändring. Utan solsynkron bana skulle det vara svårt att hålla reda på dem över tiden, och att samla in den information som behövs för att studera klimatförändringarna.

Den väg satelliten är mycket begränsad. Om det är på en höjd av 100 km, måste banan ha en lutning av 96 °. Varje avvikelse är oacceptabelt. Eftersom motståndet i atmosfären och attraktionskraft solen och månens omloppsbana förändras apparat måste den regelbundet justeras.

Sätt i omloppsbana: Launch

Lanseringen kräver energi, vars storlek beror på placeringen av startplattan, höjd och lutning av den framtida banan för dess rörelse. För att nå fjärr bana, är det nödvändigt att förbruka mer energi. Satelliter med stor lutning (t ex polär) är mer energikrävande än de kretsande över ekvatorn. Sätt in i omloppsbana med en låg lutning hjälpa jordens rotation. Den internationella rymdstationen rör sig med en vinkel 51,6397 °. Detta är nödvändigt för att säkerställa att rymdfärjan och de ryska missiler var lättare att komma till henne. Höjden på ISS - 337-430 km. Polar satelliter, å andra sidan, med hjälp av pulsen på jorden inte får, så att de kräver mer energi för att klättra på samma avstånd.

justering

Efter lanseringen av satelliten är nödvändigt att göra ansträngningar för att hålla det på en viss bana. Eftersom jorden är inte en perfekt sfär, är dess allvar starkare på vissa ställen. Denna ojämnhet, förutom att locka till solen, månen och Jupiter (den mest massiva planet i solsystemet), ändrar lutning omloppsbana. Under hela sin livstid positionen går satelliter korrigeras tre eller fyra gånger. LEO NASA enheter bör anpassa sin lutning årligen.

Dessutom jordnära satelliter påverkar atmosfären. De översta skikten, men ganska glesa, har en tillräckligt starkt motstånd för att dra dem närmare jorden. Effekten av tyngdkraften leder till en acceleration av satelliter. Med tiden de bränns i en spiral sjunka lägre och snabbare i atmosfären, eller falla tillbaka till jorden.

Luftmotståndet är starkare när solen är aktiv. Precis som luften i ballongen expanderar och stiger vid uppvärmning, expanderar och stiger atmosfär när solen ger den extra energi. Glesa atmosfär lager stiga och ta deras plats tätare. Därför de satelliter som kretsar runt jorden bör ändra sin ståndpunkt om fyra gånger om året kompensera för atmosfärisk drag. När solaktiviteten maximum positionen för enheten behöva justera var 2-3 veckor.

rymdskrot

Det tredje skälet, tvingar mig i omloppsbana - rymdskrot. En av de kommunikationssatellit Iridium kolliderade med en icke fungerande ryska rymdfarkoster. De bröt upp, vilket skapar en skräp moln som består av mer än 2500 delar. Varje objekt har lagts till i databasen, som nu omfattar mer än 18.000 föremål av mänsklig härkomst.

NASA följer noga allt som kan komma i vägen för satelliter, det vill säga. A. På grund av skräp har upprepade gånger var tvungen att byta bana.

Center Mission Control ingenjörer övervakar status för satelliter och rymdskrot, som kan störa rörelse och vid behov noggrant planera undanmanövrar. Samma team planera och utföra manövrar för att justera lutningen och höjden på satelliten.