En que altitude satélites voando, cálculo órbita, velocidade e dirección do movemento

Así como os asentos no teatro permiten ollar diferente para a representación de diversas órbitas dos satélites fornecen perspectiva, cada un dos cales ten a súa propia finalidade. Algúns parecen ser colgado sobre o punto da superficie, eles proporcionan unha visión constante dun lado da Terra, mentres que o outro circulando en torno do noso planeta, un día de varrido por varios locais.

tipos de órbitas

En que altitude voando satélites? Existen 3 tipos de órbitas da terra: alta, media e baixa. En alta máis distante da superficie son xeralmente moito tempo e algúns satélites de comunicación. Satélites en órbita órbita media inclúen navegación e especial designado para supervisar unha rexión específica. Máis científica nave espacial, incluíndo o sistema de seguimento da flota de superficie da NASA Terra, está nunha órbita baixa.

Importa como satélites voando alto depende da velocidade do seu movemento. Cando se achega a gravidade da Terra se fai máis forte e máis rápido movemento. Por exemplo, a NASA satélite Aqua leva uns 99 minutos para voar arredor do planeta nuns 705 km, ea unidade meteorolóxica, a un remoto 35786 km da superficie, sería necesario 23 horas, 56 minutos e 4 segundos. A unha distancia de 384.403 km do centro da Terra á Lúa completa unha revolución en 28 días.

paradoxo aerodinámico

cambio de altitude satélite tamén modifica-lo nunha velocidade de órbita. Aquí hai un paradoxo. Se o operador de satélites quere aumentar a súa velocidade, non pode simplemente executar os motores para a aceleración. Isto aumentar a órbita (e altura), que pode conducir a unha diminución da velocidade. Pola contra, ten que executar o motor na dirección oposta do movemento do satélite, é dicir. E. Para realizar unha acción que ía atrasar vehículo en movemento na Terra. Tal acción pode movelo por baixo que pode aumentar a velocidade.

características órbitas

Ademais da altura, o camiño de movemento do satélite caracterízase pola excentricidade e inclinación. A primeira refírese á forma da órbita. Satélite baixos movementos de excentricidade ao longo dunha traxectoria preto de circular. A órbita excéntrica é elíptica. A distancia da nave espacial á Terra depende da súa posición.

Inclinación - o ángulo da órbita con relación ao ecuador. O satélite, que é xirada directamente sobre o Ecuador, ten unha inclinación cero. A nave espacial pasa sobre os polos norte e sur (xeográficos e magnéticos non), a súa inclinación é de 90 °.

Todos xuntos - altura, excentricidade e inclinación - determinar o movemento do satélite e similares desde o seu punto de vista será parecido coa Terra.

De alta Terra

Cando o satélite chega exactamente 42164 km do centro da Terra (uns 36 mil. Km da superficie), entra na zona onde se atopa coa órbita de rotación do planeta. Como a máquina móvese na mesma velocidade que a Terra, o que é. E. O seu período de revolución é de 24 horas, parece que permanece no lugar só en lonxitude, aínda que poida derivar de norte a sur. Esta órbita alta especial chámase geoestacionária.

Os movementos de satélites en órbita circular directamente enriba do ecuador (a excentricidade e inclinación de cero) e en relación á terra queda parada. Está sempre situado enriba do mesmo punto na súa superficie.

órbita geoestacionária moi valioso para monitores de tempo, como os seus satélites fornecen visión continua da mesma área de superficie. Cada poucos minutos, as axudas meteorolóxicas, como o vai, proporcionan información sobre nubes, vapor de auga e do vento, eo fluxo constante de información é a base para a monitorización e previsión do tempo.

Ademais, os dispositivos de GEO pode ser útil para a comunicación (telefonía, televisión, radio). Os satélites GOES fornecen busca de emprego e faro de rescate, utilizada para auxiliar na busca de buques e aeronaves en perigo.

Finalmente, moitos satélites da Terra vysokoorbitalnyh están vixían a actividade solar e supervisar os niveis de campos magnéticos e radiación.

O cálculo da altura da órbita geoestacionária

O satélite opera centrípeta forza F _p = (M v ₁ ²⁾ / R ea forza gravitacional F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Xa que estas forzas son iguais, é posible equiparar os lados dereito e corte-los en masa ₁ M. O resultado é a ecuación v = ² (GM ²⁾ / R. Por iso, a velocidade v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Xa que a órbita geoestacionária é unha lonxitude círculo 2πr velocidade orbital é v = 2πR / T.

Así, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Como T = 8,64x10 ^4, L = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg, ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, entón R = 4,23x10 ⁷ m subtraindo R. raio da Terra, igual 6,38x10 ⁶ m, é posible coñecer os satélites altitude mosca colgado sobre un punto da superficie - 3,59x10 ⁷ m.

punto de Lagrange

Outros grandes órbitas son o punto de Lagrange, onde a forza da gravidade da Terra é compensada pola gravidade do Sol. Todo o que existe, igualmente atraídos para estes corpos celestes e xira co noso planeta ao redor da estrela.

Dos cinco puntos de Lagrange do sistema Sol-Terra, só os dous últimos, chamado L5 e L4, son estables. No resto do satélite é como unha bola equilibrada no cume dun outeiro íngreme: calquera lixeira perturbación vai empurralo lo. Para permanecer nun estado de equilibrio, a nave está na necesidade de axustes constantes. Nos dous últimos puntos dos satélites de Lagrange comparada a un balón na bola: mesmo despois de unha perturbación forte, eles van voltar.

L1 está situado entre a Terra eo Sol, permite que os satélites que están en-lo, para ter unha visión constante da nosa estrela. O observatorio solar SOHO, satélite da NASA, a Axencia Espacial Europea para seguir o sol desde o primeiro punto 1,5 millóns de quilómetros da Terra Lagrange.

L2 reside na mesma distancia da Terra, pero está detrás dela. Satélites en este sitio require só un escudo térmico para protexer da luz solar e da calor. Este é un bo lugar para telescopios espaciais, usados para estudar a natureza do Universo a través de observacións da radiación de fondo de microondas.

Un terceiro punto de Lagrange situado fronte da Terra, do outro lado do sol, de xeito que a luz está sempre entre el eo noso planeta. O satélite nesta posición non poderá comunicarse coa Terra.

cuarto e quinto punto Lagrange moi estable en órbita do planeta en 60 ° adiante e atrás Terra.

órbita media

Sendo máis preto da Terra, os satélites se moven máis rápido. Hai dous órbita terrestre media: semi-síncrono, e "Lightning".

En que altitude voando satélites en órbita semi-síncrono? É case circular (baixa excentricidade) e retirado para unha distancia de 26560 km de centro da terra (aproximadamente 20200 km por enriba da superficie). Satélite a esta altitude fai unha rotación completa cada 12 horas. Polo menos os seus movementos a Terra xira debaixo. Por 24 h e cruza dous puntos idénticos en Ecuador. Esta órbita é consistente e altamente previsible. O sistema utiliza de posicionamento global GPS.

Orbit "lóstrego" (inclinación 63,4 °) é usado para observar en latitudes elevadas. satélites geoestacionários están ligados ao ecuador, para que eles non son axeitados para a distancia rexións do norte ou do sur. Isto é moi órbita excéntrica: a sonda se despraza ao longo dunha elipse alargada co Terra, situado preto de un borde. Como o satélite é acelerado pola gravidade, move-se moi rapidamente cando se está preto do noso planeta. Ao eliminar a velocidade diminúe, polo que pasa máis tempo na parte superior da órbita no máis afastado do borde da Terra, a distancia a que pode chegar a 40 mil. Km. período orbital é de 12 horas, pero preto de dous terzos do tempo o satélite gasta máis dun hemisferio. Como a órbita do satélite semi-síncrono pasa polo mesmo camiño cada 24 horas. El é usado para a comunicación no extremo norte ou sur.

baixa da Terra

A maioría dos satélites científicos, moitos meteorolóxica e espazo estación están na órbita case circular baixo da Terra. A súa inclinación depende de supervisar o que están facendo. TRMM foi lanzado para monitorizar tropical, polo que ten unha inclinación mínimo (35 °), mantendo-se preto do ecuador.

Moitas observacións de satélites da NASA vysokonaklonnuyu órbita case polar. Os nave se move en torno da terra a partir dun centro a outro cun período de 99 min. A metade do tempo que pasa sobre o lado da luz natural do planeta, e reverter a noite no centro.

Como o movemento do satélite Terra xira debaixo. No momento en que a unidade entra na porción iluminada, é dicir ao longo dunha área adxacente á área de paso da súa última órbita. Durante o período de 24 horas de satélites polares cubrir a maior parte da Terra dúas veces, unha vez por día e outra á noite.

órbita sincronizado co Sol

Así como satélite geoestacionário debe estar por riba do ecuador, o que lles permite permanecer nun punto, de órbita polar ten a capacidade de permanecer no mesmo tempo. A súa órbita é sincronizado co Sol - na intersección da nave espacial ecuador tempo solar local é sempre a mesma. Por exemplo, satélite Terra atravesa o Brasil sempre ás 10h30. Seguinte cruce tras 99 min sobre o Ecuador ou Colombia tamén ocorre ás 10:30 hora local.

órbita sincronizado co Sol é necesario para a ciencia, xa que permite manter o ángulo da luz solar que cae na superficie da Terra, aínda que poida variar en función da época. Esta consistencia significa que os científicos poden comparar por varios anos sen ter que se preocupar moito grandes saltos en cubrindo as imaxes dunha vez dos anos planeta, o que pode crear a ilusión de cambio. Sen a órbita sincronizado co Sol sería difícil manter o control deles ao longo do tempo, e para recoller a información necesaria para o estudo do cambio climático.

O camiño do satélite é moi limitado. De ser a unha altitude de 100 km, a órbita debe ter unha inclinación de 96 °. Calquera desviación é inaceptable. Dende a resistencia da atmosfera ea forza de atracción do Sol e dispositivo de cambio de órbita da Lúa, debe ser axustada regularmente.

Posto en órbita: Lanzamento

O lanzamento require enerxía, cuxo importe depende da localización da plataforma de lanzamento, a altura ea inclinación da traxectoria futura do seu movemento. Para acadar a órbita remoto, está obrigado a gastar máis enerxía. Satélites con inclinación considerable (por exemplo, polar) é máis consumo de enerxía que os circulando ao longo do ecuador. Posto en órbita cunha baixa inclinación de axudar a rotación da Terra. A Estación Espacial Internacional está movendo nun ángulo 51,6397 °. Isto é necesario para garantir que o transbordador espacial e os mísiles rusos foron máis fácil para chegar ata ela. A altura da ISS - 337-430 km. satélites polares, por outra banda, a través do pulso da Terra non pode, entón eles requiren máis enerxía para subir a mesma distancia.

axuste

Tras o lanzamento do satélite é necesario facer esforzos para mantelo nunha determinada órbita. Sempre que a Terra non é unha esfera perfecta, a súa gravidade é máis forte nalgúns lugares. Esta desigualdade, ademais da atracción do Sol, a Lúa e Xúpiter (planeta de maior masa do Sistema Solar), modifica a inclinación da órbita. Ao longo da súa posición vitalicia satélites GOES modificado tres ou catro veces. dispositivos LEO NASA debe axustar a súa inclinación anualmente.

Ademais, os satélites próximos da Terra afecta a atmosfera. As capas superiores, aínda que bastante escasa, teñen unha resistencia forte dabondo para atrae-los máis preto da Terra. O efecto da gravidade leva a unha aceleración de satélites. Co tempo, son queimados nunha espiral afundindo máis e máis rápido para a atmosfera, ou caer de volta á Terra.

a resistencia do aire é máis forte cando o sol está activo. Así como o aire no globo se expande e sube cando Calefacción, se expande e sube atmosfera cando o sol dálle enerxía adicional. Esparsas capas atmosféricas subir e tomar o seu lugar máis denso. Polo tanto, os satélites que orbitan a terra debe cambiar a súa posición sobre catro veces ao ano para compensar o arrastre atmosférico. Cando máximo de actividade solar, a posición do dispositivo ten que axustar a cada 2-3 semanas.

detritos espaciais

A terceira razón, obrigando-me en órbita - detritos espaciais. Unha das comunicacións por satélite Iridium colidiram cunha nave rusa non funcionamento. Eles se separaron, creando unha nube de detritos que consta de máis de 2.500 pezas. Cada elemento foi engadido á base de datos, que agora inclúe máis de 18.000 obxectos de orixe antropogênica.

NASA monitor coidadosamente todo o que podería estar no camiño de satélites, ie. A. Debido a detritos teñen repetidamente tivo que cambiar órbita.

enxeñeiros Centro de Control da Misión supervisar o estado dos satélites e lixo espacial, o que pode producir o movemento e polo que sexa planificar coidadosamente manobras evasivas. Os mesmos plans do equipo e executa manobras para axustar a inclinación e altura do satélite.