A quina altura satèl·lits que volen, el càlcul de l'òrbita, la velocitat i direcció del moviment

Igual que els seients en el teatre permeten mirada diferent a la representació de les diverses òrbites dels satèl·lits proporcionen perspectiva, cadascun dels quals té el seu propi propòsit. Alguns semblen estar penjant sobre el punt de la superfície, que proporcionen una visió constant d'un costat de la Terra, mentre que l'altre donant voltes al voltant del nostre planeta, un dia d'escombrat a través de múltiples ubicacions.

tipus d'òrbites

A quina altura de vol satèl·lits? Hi ha 3 tipus d'òrbites terrestres: alta, mitjana i baixa. A alta més allunyada de la superfície són generalment molts temps i alguns satèl·lits de comunicació. Els satèl·lits que orbiten al voltant de l'òrbita terrestre mitjana inclouen navegació i especial dissenyat per al control d'una regió específica. La major part científica nau espacial, incloent el sistema de seguiment de la flota de superfície de terra de la NASA, està en una òrbita baixa.

Importa com els satèl·lits que volen dalt depèn de la velocitat del seu moviment. A l'acostar-se a la gravetat de la Terra es torna més fort i més ràpid moviment. Per exemple, satèl·lit de la NASA de l'Aqua presa prop de 99 minuts per volar al voltant del planeta a uns 705 quilòmetres, i la unitat de meteorologia, a una distància 35.786 quilòmetres de la superfície, que requeriria 23 hores, 56 minuts i 4 segons. A una distància de 384.403 km del centre de la Terra a la Lluna completa una revolució en 28 dies.

paradoxa aerodinàmica

satèl·lit canvi d'altitud també es modifica en una velocitat d'òrbita. Aquí hi ha una paradoxa. Si l'operador de satèl·lits vol augmentar la seva velocitat, no pot simplement executar els motors d'acceleració. Això augmentarà l'òrbita (i alçada), el que conduirà a una disminució en la velocitat. En el seu lloc, vostè ha de funcionar el motor a la direcció oposada del moviment del satèl·lit, és a dir. E. Per dur a terme una acció que reduir la velocitat del vehicle en moviment a la Terra. Tal acció es mourà a continuació que augmentarà la velocitat.

òrbites característiques

A més de l'altura, la trajectòria del moviment del satèl·lit es caracteritza per l'excentricitat i inclinació. La primera es refereix a la forma de l'òrbita. Excentricitat de satèl·lit es mou al llarg d'una trajectòria de baixa prop de circular. L'òrbita excèntrica és el·líptica. La distància de la nau espacial a la Terra depèn de la seva posició.

Inclinació - l'angle de l'òrbita respecte a l'equador. El satèl·lit, que es fa girar directament sobre l'equador, té un pendent zero. Si la nau espacial passa sobre el pol sud (geogràfics i magnètics nord i no), la seva inclinació és de 90 °.

Tots junts - l'altura, l'excentricitat i inclinació - determinen el moviment del satèl·lit i similars, des del seu punt de vista s'assemblarà a la terra.

terrestre alta

Quan el satèl·lit arriba exactament 42.164 quilòmetres del centre de la terra (prop de 36 mil. Km de la superfície), que entra a la zona on es troba amb l'òrbita de rotació del planeta. A mesura que la màquina es mou a la mateixa velocitat que la Terra, és a dir. E. El seu període de revolució és de 24 hores, sembla que es queda al seu lloc només en longitud, encara que pot desplaçar-se de nord a sud. Aquesta alta òrbita geosíncrona especial es diu.

El satèl·lit es mou en una òrbita circular directament per sobre de l'equador (l'excentricitat i inclinació de zero) i en relació amb la Terra s'atura. Ell sempre es troba per sobre del mateix punt a la superfície.

òrbita geoestacionària extremadament valuosa per al monitoratge del temps, ja que la satèl·lits proporcionen la mateixa visió general contínua de la mateixa superfície. Cada pocs minuts, els ajuts a la meteorologia, com ara el GOES, proporcionar informació sobre els núvols, vapor d'aigua i el vent, i el flux constant d'informació és la base per al seguiment i la predicció del temps.

A més, els dispositius de GEO poden ser útils per a la comunicació (telefonia, televisió, ràdio). Satèl·lits GOES proporcionen la recerca de feina i la balisa de rescat, que s'utilitza per a ajudar en la recerca dels vaixells i les aeronaus en perill.

Finalment, molts satèl·lits de la Terra vysokoorbitalnyh esta monitoritzant l'activitat solar i supervisar els nivells dels camps magnètics i radiació.

El càlcul de l'altura de l'òrbita geostacionària

El satèl·lit opera centrípeta força F _p = (M v ₁ ²⁾ / R i la força gravitacional F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Atès que aquestes forces són iguals, és possible equiparar els costats dret i tallar-les en massa M _1. El resultat és l'equació v = ² (GM ²⁾ / R. Per tant la velocitat v = ((GM ₂₎ / R) ^mitja

Des de l'òrbita geostacionària és una longitud cercle 2PR velocitat orbital és v = 2PR / T.

Per tant, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Des T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, llavors R = 4,23x10 ⁷ m restant de R. radi de la Terra, igual 6,38x10 ⁶ m, és possible conèixer els satèl·lits altitud mosca que penja en un punt de la superfície - 3,59x10 ⁷ m.

punt de Lagrange

Altres òrbites Grans són el punt de Lagrange, on la força de gravetat de la Terra es veu compensada per la gravetat del Sol. Tot el que hi ha, igualment atret per aquests cossos celestes i gira amb el nostre planeta al voltant de l'estrella.

Dels cinc punts de Lagrange del sistema Sol-Terra, només les dues últimes, anomenat el L5 i L4, són estables. A la resta del satèl·lit és com una pilota en equilibri sobre la part superior d'un turó empinada: qualsevol petita pertorbació de la empenyerà. Per romandre en un estat d'equilibri, la nau espacial està en la necessitat d'un ajust constant. En els dos últims punts dels satèl·lits de Lagrange s'assembla a un punt a la pilota: fins i tot després d'una pertorbació forta, van a tornar.

L1 es troba entre la Terra i el Sol, permet que els satèl·lits que estan en ella, per tenir una visió constant de la nostra estrella. L'observatori solar SOHO, satèl·lit de la NASA, l'Agència Espacial Europea per seguir al sol des del primer punt 1.5 milions de quilòmetres de la Terra Lagrange.

L2 es troba a la mateixa distància de la Terra, però està darrere d'ella. Els satèl·lits en aquesta ubicació requereix només un escut tèrmic per protegir-lo de la llum del sol i la calor. Aquest és un bon lloc per als telescopis espacials, que s'utilitza per estudiar la naturalesa de l'Univers a través d'observacions de la radiació de fons de microones.

Un tercer punt de Lagrange situat davant de la terra a l'altra banda del sol, de manera que la llum és sempre entre ell i el nostre planeta. El satèl·lit en aquesta posició no serà capaç de comunicar-se amb la Terra.

Extremadament estable quart i cinquè punt de Lagrange en la trajectòria orbital del planeta en 60 ° per davant i per darrere de la Terra.

òrbita terrestre mitjana

Estar més a prop de la Terra, els satèl·lits es mouen més ràpid. Hi ha dos òrbita terrestre mitjana: semisincrónica, i "Rayo".

A quina altura satèl·lits volant en una òrbita semisincrónica? És gairebé circular (baixa excentricitat) i retirat a una distància 26560 km des del centre de la terra (al voltant de 20.200 quilòmetres per sobre de la superfície). Satèl·lit a aquesta altura fa una rotació completa cada 12 hores. Almenys els seus moviments la Terra gira sota. Durant 24 h i es creua dos punts idèntics a l'equador. Aquesta òrbita és consistent i altament predictible. El sistema utilitza posicionament global GPS.

Orbit "Lightning" (inclinació 63,4 °) s'utilitza per observar en latituds altes. Els satèl·lits geoestacionaris estan associades a la línia equatorial, de manera que no són adequats per a les regions nord i sud de llarga distància. Aquesta òrbita és bastant excèntrica: la nau espacial es mou al llarg d'una el·lipse allargada amb la Terra, situat a prop d'una vora. Atès que el satèl·lit és accelerat per la gravetat, es mou molt ràpidament quan està a prop del nostre planeta. Quan s'elimina la velocitat s'alenteix, el que passa més temps a la part superior de l'òrbita en el més allunyat de la vora de la Terra, la distància a la qual pot arribar als 40 mil. Km. període orbital és de 12 hores, però al voltant de dos terços del temps es passa el satèl·lit sobre un hemisferi. Igual que el satèl·lit semisincrónica òrbita passa pel mateix camí cada 24 hores. S'utilitza per a la comunicació a l'extrem nord o sud.

terrestre baixa

La majoria dels satèl·lits científics, molts estació meteorològica i l'espai estan en l'òrbita gairebé circular sota terra. La seva inclinació depèn de monitorització del que estan fent. TRMM va ser llançat per al seguiment de la pluja tropical, pel que té una inclinació relativament baixa (35 °), sense deixar de ser prop de l'equador.

Moltes observacions dels satèl·lits de la NASA han vysokonaklonnuyu òrbita gairebé polar. La nau espacial es mou al voltant de la terra de pol a pol amb un període de 99 min. La meitat del temps que passa sobre el costat diürn del planeta, i tornar a la nit al pal.

A mesura que el moviment de la Terra per satèl·lit gira sota. En el moment en que la unitat entre la porció il·luminada, és sobre una àrea adjacent a la zona del pas de la seva última òrbita. Durant el període de 24 hores de satèl·lits polars cobrir la major part de la Terra dues vegades, una vegada per dia i un cop a la nit.

òrbita sincronitzada amb el sol

Igual que els satèl·lits geoestacionaris han d'estar per sobre de l'equador, que els permet romandre en un punt, en òrbita polar té la capacitat de romandre en el mateix temps. La seva òrbita està sincronitzada amb el sol - en la intersecció de la línia equatorial nau espacial hora solar local és sempre la mateixa. Per exemple, Terra satèl·lit creua sobre el Brasil sempre a les 10:30 hores. Següent intersecció després de 99 min més de l'Equador o Colòmbia també es produeix a les 10:30 hora local.

òrbita sincronitzada amb el sol és necessari per a la ciència, ja que permet mantenir l'angle de la llum solar que cau sobre la superfície de la Terra, encara que pot variar depenent de la temporada. Aquesta consistència significa que els científics poden comparar per diversos anys sense haver de preocupar massa grans salts en la cobertura de les imatges d'una sola vegada dels anys planeta, que poden crear la il·lusió de canvi. Sense l'òrbita sincronitzada amb el sol que seria difícil fer un seguiment d'ells amb el temps, i per recollir la informació necessària per a l'estudi del canvi climàtic.

La trajectòria del satèl·lit és molt limitat. Si es tracta a una altitud de 100 km, l'òrbita ha de tenir un pendent de 96 °. Qualsevol desviació és inacceptable. Atès que la resistència de l'atmosfera i la força d'atracció del Sol i de dispositiu de canvi de l'òrbita de la Lluna, que s'ha d'ajustar periòdicament.

Posar en òrbita: Llançament

La posada en marxa requereix energia, l'import depèn de la localització de la plataforma de llançament, l'alçada i el pendent de la trajectòria futura del seu moviment. Per assolir la òrbita a distància, es requereix de gastar més energia. Satèl·lits amb inclinació considerable (per exemple, polar) és més de consum d'energia que els cercles sobre l'equador. Lloc en òrbita amb una baixa inclinació d'ajudar a la rotació de la Terra. L'Estació Espacial Internacional està movent en un angle 51,6397 °. Això és necessari per assegurar que el transbordador espacial i els míssils russos eren més fàcils per arribar-hi. L'alçada de la ISS - 337-430 km. satèl·lits polars, d'altra banda, mitjançant el pols de la Terra no reben, pel que requereixen més energia per pujar a la mateixa distància.

ajust

Després del llançament del satèl·lit cal fer esforços per mantenir-lo a una certa òrbita. Atès que la Terra no és una esfera perfecta, la seva gravetat és més fort en alguns llocs. Aquesta desigualtat, a més de l'atracció del Sol, la Lluna i Júpiter (el planeta més massiu del Sistema Solar), canvia la inclinació de l'òrbita. Al llarg de la seva vida útil posició de satèl·lits GOES corregits tres o quatre vegades. LEO dispositius de la NASA han d'ajustar la seva inclinació a l'any.

A més, els satèl·lits propers a la Terra afecta l'atmosfera. Les capes superiors, encara que bastant escassa, tenen una forta resistència suficient per acostar-los a la Terra. L'efecte de la gravetat condueix a una acceleració de satèl·lits. Amb el temps, es cremen en una espiral que s'enfonsa més baix i més ràpid a l'atmosfera, o cauen de nou a la Terra.

La resistència de l'aire és més fort quan el sol està actiu. Igual que l'aire en el globus s'expandeix i s'eleva quan s'escalfa, s'expandeix i s'eleva atmosfera quan el sol dóna energia addicional. Dispersos capes atmosfèriques ascendeixen i prenen el seu lloc més densa. Per tant, els satèl·lits que orbiten al voltant de la terra ha de canviar la seva posició sobre quatre vegades a l'any per compensar la resistència atmosfèrica. Quan màxima activitat solar, la posició del dispositiu d'ajustar cada 2-3 setmanes.

Les escombraries espacials

La tercera raó, obligant-me en òrbita - deixalles espacials. Una de les comunicacions per satèl·lit Iridium va xocar amb una nau espacial russa que no funciona. Es van separar, creant un núvol de restes que consisteix en més de 2.500 parts. Cada article s'ha afegit a la base de dades, que ara inclou més de 18.000 objectes d'origen antropogènic.

NASA vigila acuradament tot el que podia aconseguir de la manera dels satèl·lits, és a dir. A. A causa de les deixalles han tingut diverses vegades per canviar l'òrbita.

enginyers centre de control supervisen l'estat dels satèl·lits i escombraries espacials, que pot interferir amb el moviment i segons sigui necessari planificar acuradament les maniobres evasives. Els mateixos plans de l'equip i realitza maniobres per ajustar la inclinació i l'altura del satèl·lit.