På hvilken høyde flyr satellitter i bane beregning, hastighet og bevegelsesretning

Akkurat som seter i teateret tillate annet utseende på representasjon av ulike banene til satellittene gir perspektiv, som hver har sin egen hensikt. Noen ser ut til å bli hengende over punkt på overflaten, gir de en konstant oversikt over den ene siden av jorda, mens den andre sirkler rundt planeten vår, en dag feie over flere steder.

typer baner

På hvilken høyde flyr satellitter? Det er 3 typer av jord baner: høy, middels og lav. Ved høy lengst fra overflaten er generelt mange vær og enkelte kommunikasjonssatellitter. Satellitter i bane medium bane utenfor jorden omfatter navigering og spesielt utformet for å overvåke en spesifikk region. Mest vitenskapelige romfartøy, inkludert overvåkingssystem for overflaten flåte av NASA Earth, er i en lav bane.

Uansett hvor høytflygende satellitter avhenger av hastigheten på deres bevegelse. Når du nærmer Jorden tyngdekraften blir sterkere og raskere bevegelse. For eksempel tar NASA Aqua satellitt omtrent 99 minutter til å fly rundt kloden på omtrent 705 km, og de meteorologiske enheten, til en fjerntliggende 35 786 km fra overflaten, ville det kreve 23 timer, 56 minutter og 4 sekunder. I en avstand på 384,403 km fra sentrum av jorden månen fullfører en revolusjon innen 28 dager.

aerodynamiske paradoks

satellitt høyde endring endrer det også i en bane hastighet. Her er det et paradoks. Hvis satellittoperatøren ønsker å øke sin hastighet, kan han ikke bare kjøre motorene for akselerasjon. Dette vil øke den bane (og høyde), noe som vil føre til en reduksjon i hastighet. I stedet bør du la motoren gå i motsatt retning av bevegelse av satellitten, altså. E. For å utføre en handling som ville forsinke kjøretøy i bevegelse på jorden. Slike tiltak vil flytte den under som vil øke hastigheten.

funksjoner baner

I tillegg til høyden, er bevegelsesbanen til satellitten karakterisert ved eksentrisitet og helling. Den første er knyttet til formen av den bane. Satellitt lave eksentrisitet beveger seg langs en bane nær til sirkulær. Den eksentriske bane er elliptisk. Avstanden fra romsonden til Jorden avhenger av sin posisjon.

Helning - vinkelen på bane i forhold til ekvator. Satellitten, som roteres direkte over ekvator, har null helling. Hvis romfartøyet passerer over nord og sør poler (geografiske og magnetiske ikke), er dens tilbøyelighet 90 °.

Alle sammen - høyde, eksentrisitet og tilbøyelighet - bestemme bevegelse av satellitten og lignende fra hans synspunkt vil se ut jorden.

high-Earth

Når satellitten når nøyaktig 42164 km fra jordens sentrum (ca. 36 tusen. Km fra overflaten), går det inn i sonen hvor den møter rotasjon bane av planet. Som maskinen beveger seg i samme hastighet som jorden, er det. E. Dens omløpsperioden er 24 timer, det synes at det holder seg på plass på bare lengdegrad, selv om det kan drive fra nord til sør. Dette spesielt høy bane kalles geostasjonær.

Satellitten beveger seg i en sirkulær bane direkte over ekvator (eksentrisitet og helningen til null) og i forhold til jorden står stille. Han er alltid plassert over samme punkt på overflaten.

Geostasjonær bane ytterst verdifull for vær overvåking, som satellitter derpå gi løpende oversikt over det samme areal. Hvert par minutter, de meteorologiske hjelpemidler, slik som GOES, gir informasjon om skyer, vanndamp og vind, og den konstante strømmen av informasjon er grunnlaget for overvåking og værvarsling.

I tillegg kan GEO-anordninger være nyttig for kommunikasjon (telefoni, TV, radio). GOES satellitter gir jobb søk og redning beacon, som brukes til hjelp i søket av skip og fly i nød.

Endelig er mange vysokoorbitalnyh jordsatellitter overvåke sol aktivitet og overvåke nivåene av magnetiske felt og stråling.

Beregningen av høyden av den geostasjonære bane

Satellitten driver sentripetalkraft F _p = (M v ₁ ²⁾ / R og tyngdekraften F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Da disse krefter er like, er det mulig å sette likhetstegn mellom de rette sidene og skjære dem i _1M masse. Resultatet er ligningen v = ² (GM ²⁾ / R. Derav hastigheten v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Siden den geostasjonære bane er en sirkel 2πr lengde banehastighet er v = 2πR / T.

Derfor, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Siden T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, da er R = 4,23x10 ⁷ m subtrahere fra R. Jorden radius, som tilsvarer 6,38x10 ⁶ m, er det mulig å kjenne høyden satellittene fly hengende på ett punkt av overflaten - ⁷ 3,59x10 m.

Lagrange punkt

Andre flotte baner er Lagrange-punkt, hvor kraften av jordas gravitasjon er kompensert av solens gravitasjon. Alt som det er, like tiltrukket av disse himmellegemene og roterer med planeten vår rundt stjernen.

Av de fem Lagrange poeng i sol-jord-systemet, bare de to siste, kalt L5 og L4, er stabile. I resten av satellitten er som en ball balansert på toppen av en bratt bakke: hvilken som helst liten forstyrrelse vil presse den. For å forbli i en balansert tilstand, er sonden har behov for konstant justering. I de to siste punktene av Lagrange satellitter lignes med en ball i ball: selv etter en sterk forstyrrelse, vil de komme tilbake.

L1 ligger mellom jorden og solen, gjør satellitter som er i den, for å ha en konstant oversikt over vår stjerne. SOHO Solar Observatory, NASA satellitt, European Space Agency å spore solen fra den første Lagrange-punkt 1,5 millioner kilometer fra Jorden.

L2 ligger i samme avstand fra Jorden, men er bak henne. Satellitter i denne plasseringen krever bare en varmeskjoldet som beskytter mot sol lys og varme. Dette er et bra sted for plass teleskoper, som brukes til å studere natur universet gjennom observasjoner av mikrobølge bakgrunnsstrålingen.

Et tredje Lagrange punkt ligger foran jorda på den andre siden av solen, slik at lyset alltid er mellom ham og planeten vår. Satellitten i denne posisjonen vil ikke være i stand til å kommunisere med Jorden.

Ekstremt stabile fjerde og femte Lagrange punkt i omløpsbanen av planeten i 60 ° foran og bak Jorden.

Medium bane rundt jorda

Å være nærmere Jorden, satellittene beveger seg raskere. Det er to middels bane rundt jorda: semi-synkron, og "Lightning".

På hvilken høyde flyr satellitter i en semi-synkron bane? Det er nesten sirkulær (lav eksentrisitet), og fjernes til en distanse 26560 km fra jordens sentrum (ca 20.200 km over overflaten). Satellitt i denne høyden gjør en komplett rotasjon hver 12. time. Minst hans bevegelser jorden roterer under. I 24 timer og skjærer det to identiske punkter på ekvator. Denne banen er konsekvent og svært forutsigbar. Systemet bruker Global Positioning GPS.

Orbit "Lightning" (helling 63,4 °) blir brukt til å observere på høye breddegrader. Geostasjonære satellitter er festet til ekvator, slik at de ikke er egnet for langdistansenordlige eller sydlige områder. Denne bane er ganske eksentrisk: sonden beveger seg langs en langstrakt ellipse med jorden, ligger nær en kant. Siden satellitten er akselerert av tyngdekraften, den beveger seg svært raskt når det er nær planeten vår. Når du sletter farten bremser ned, så han tilbringer mer tid på toppen av banen i lengst fra kanten av jorden, avstanden til som kan nå 40 000. Km. omløpstid er 12 timer, men om lag to tredjedeler av tiden satellitten bruker over en halvkule. I likhet med semi-synkron bane satellitt passerer gjennom den samme banen hver 24. time. Den brukes for kommunikasjon i langt nord eller sør.

lav jord

De fleste vitenskapelige satellitter, mange meteorologisk og romstasjon er i nær-sirkulære lav jordbane. Deres skråning avhenger overvåke hva de gjør. TRMM ble lansert for overvåkning av tropisk regn, så har en relativt lav helning (35 °), mens den forblir i nærheten av ekvator.

Mange observasjoner fra NASA-satellitter har nesten polar bane vysokonaklonnuyu. Sonden beveger seg rundt jorden fra pol til pol med en periode på 99 min. Halvparten av tiden den passerer over dagslys siden av planeten, og gå tilbake til natt på polet.

Etter hvert som bevegelsen av satellitt jorden roterer under. Etter den tid enheten går den opplyste del, er det over et område som grenser til området av passasjen av den siste bane. I løpet av 24 timer fra polare satellitter dekker det meste av jorden to ganger, en gang om dagen og en gang om natten.

Sun-synkron bane

Akkurat som geostasjonær satellitter må være over ekvator, slik at de kan forbli på ett punkt, i polare baner har muligheten til å bo i samme tid. Deres bane er sol-synkron - i skjæringspunktet mellom ekvator romfartøyet lokal soltid er alltid den samme. For eksempel, krysser Terra satellitt over hele Brasil alltid kl 10:30. Neste skjæringspunkt etter 99 minutter mer enn Ecuador eller Colombia oppstår også på 10:30 lokal tid.

Sun-synkron bane er nødvendig for vitenskap, som gjør det mulig å opprettholde vinkelen sollyset faller på jordoverflaten, selv om det vil variere avhengig av sesong. Dette konsistens gjør at forskerne kan sammenligne i flere år uten å måtte bekymre deg for store hopp i dekker engangs bilder av planeten år, noe som kan skape en illusjon av endringen. Uten sol-synkron bane ville det være vanskelig å holde styr på dem over tid, og for å samle informasjon som er nødvendig for studier av klimaendringer.

Banen til satellitten er svært begrenset. Hvis det er på en høyde på 100 km, må bane har en helling på 96 °. Enhver avvikelse er uakseptabelt. Siden motstanden av atmosfæren og den attraktive kraft av solen og månens bane endring apparat, må det jevnlig justert.

Satt i omløp: Launch

Lanseringen krever energi, hvis mengde avhenger av plasseringen av utskytingsrampen, høyden og helningen av den fremtidige banen av sin bevegelse. For å nå fjern bane, er det nødvendig å bruke mer energi. Satellitter med betydelig skråstilling (f.eks polar) er mer energikrevende enn de sirkle over ekvator. Sett i bane med lav helling hjelpe jordens rotasjon. Den internasjonale romstasjonen går i en vinkel 51,6397 °. Dette er nødvendig for å sikre at romfergen og de russiske rakettene var lettere å komme til henne. Høyden på ISS - 337-430 km. Polar satellitter, på den annen side, ved hjelp av pulsen på Jorden ikke får, så de krever mer energi å klatre den samme distansen.

justering

Etter lanseringen av satellitten er nødvendig for å gjøre en innsats for å holde det på et bestemt bane. Siden jorden ikke er en perfekt kule, er dens gravitasjon sterkere enkelte steder. Denne ujevnheter, i tillegg til tiltrekningen av solen, månen og Jupiter (den mest massive Planet of the Solar System), endrer helningen på bane. Gjennom sin levetid stilling GOES satellitter korrigert tre eller fire ganger. LEO NASA enheter skal justere tilt årlig.

I tillegg er de nær-Earth-satellitter påvirker atmosfæren. De øverste lagene, men ganske sparsom, har en sterk nok motstand til å trekke dem nærmere Jorden. Virkningen av tyngdekraften fører til en akselerasjon av satellitter. Over tid blir de brent i en spiral synker lavere og raskere ut i atmosfæren, eller faller tilbake til jorden.

Luftmotstanden er sterkere når solen er aktiv. På samme måte som luften i ballongen ekspanderer og stiger når det varmes opp, ekspandere og stige atmosfæren når solen gir den ytterligere energi. Sparsom atmosfæriske lag stige opp og ta deres plass tettere. Derfor, for å satellitter i bane rundt jorden bør endre sin stilling omtrent fire ganger i året kompensere for atmosfæriske luftmotstand. Når solens aktivitet maksimalt, kan posisjonen av anordningen må justere hver 2-3 uke.

romsøppel

Den tredje grunnen, og tvinger meg i bane - romsøppel. En av de kommunikasjonssatellitt Iridium kolliderte med en ikke-fungerende russisk romfartøy. De brøt opp, noe som skaper et avfalls sky bestående av mer enn 2500 deler. Hvert element er lagt til databasen, som nå omfatter mer enn 18.000 gjenstander av menneskeskapt opprinnelse.

NASA overvåker nøye alt som kunne komme i veien for satellitter, altså. A. På grunn av rusk har gjentatte ganger måttet endre bane.

Senter Mission Control ingeniører overvåke statusen til satellitter og romsøppel, som kan forstyrre bevegelse og behov nøye planlegge unnamanøvre. Det samme laget planer og utfører manøvre for å justere tilt og høyde på satellitten.