Op watter hoogte vlieg satelliete, wentelbaan berekening, spoed en rigting van beweging

Net soos die sitplekke in die teater verskillende blik op die voorstelling van verskillende bane van die satelliete toelaat bied perspektief, wat elkeen het sy eie doel. Sommige blyk te wees hang oor die punt op die oppervlak, wat hulle lewer 'n konstante oorsig van die een kant van die aarde, terwyl die ander sirkel rondom ons planeet, eendag sweep oor verskeie plekke.

tipes bane

Op watter hoogte vlieg satelliete? Daar is 3 tipes van die aarde wentel: hoë, medium en lae. Teen 'n hoë verste van die oppervlak is oor die algemeen baie weer en 'n paar kommunikasie satelliete. Satelliete wentel medium aarde wentelbaan sluit navigasie en spesiale ontwerp vir die monitering van 'n spesifieke gebied. Die meeste wetenskaplike ruimtetuig, insluitend die monitering stelsel vir die oppervlak vloot van NASA Aarde, is in 'n lae wentelbaan.

Saak hoe hoog vlieg satelliete hang af van die spoed van hul beweging. As jy nader die aarde swaartekrag sterker en vinniger beweging. Byvoorbeeld, NASA Aqua satelliet duur ongeveer 99 minute om te vlieg rondom die planeet omstreeks 705 km, en die meteorologiese eenheid, na 'n afgeleë 35786 km vanaf die oppervlak, sou dit vereis 23 uur, 56 minute en 4 sekondes. Op 'n afstand van 384.403 km vanaf die middelpunt van die aarde die maan voltooi een omwenteling in 28 dae.

aerodinamiese paradoks

satelliet hoogte verandering verander dit ook in 'n wentelbaan spoed. Hier is daar 'n paradoks. As die satelliet operateur wil sy spoed te verhoog, hy kan nie net die enjins vir versnelling uit te voer. Dit sal die baan (en hoogte), wat sal lei tot 'n afname in spoed te verhoog. In plaas daarvan, moet jy die enjin in die teenoorgestelde rigting van beweging van die satelliet voer, dit wil sê. E. Om 'n aksie wat sou stadig bewegende voertuig op aarde uit te voer. Sodanige optrede sal dit skuif hieronder wat die spoed sal toeneem.

funksies wentelbane

In bykomend tot die hoogte, is die pad van beweging van die satelliet wat gekenmerk word deur eksentrisiteit en neiging. Die eerste het betrekking op die vorm van die baan. Satelliet lae eksentrisiteit beweeg langs 'n trajek naby omsendbrief. Die eksentrieke wentelbaan is elliptiese. Die afstand vanaf die ruimtetuig na die aarde hang af van sy posisie.

Neiging - die hoek van die baan met betrekking tot die ewenaar. Die satelliet, wat direk oor die ewenaar roteer, het 'n nul helling. As die ruimtetuig gaan oor die noord- en suidpole (geografiese en magnetiese nie), sy neiging is 90 °.

Almal saam - hoogte, eksentrisiteit en geneigdheid - bepaal die beweging van die satelliet en dies meer uit sy oogpunt sal lyk soos die aarde.

hoë-Aarde

Wanneer die satelliet presies 42164 km van die middel van die aarde se (sowat 36 duisend. Km vanaf die oppervlak) bereik, dit gaan die sone waar dit voldoen aan die rotasie wentelbaan van die planeet. As die masjien beweeg teen dieselfde spoed as die aarde, dit wil sê. E. Die tydperk van revolusie is 24 uur, blyk dit dat dit bly in plek op net Longitude, hoewel dit dalk wegdryf van noord na suid. Hierdie spesiale hoë wentelbaan is geosynchronous genoem.

Die satelliet beweeg in 'n sirkelbaan direk bokant die ewenaar (die eksentrisiteit en geneigdheid van nul) en relatief tot die Aarde staan stil. Hy is altyd bokant dieselfde punt op die oppervlak.

Geostationaire baan uiters waardevol vir weer monitering, as die satelliete daarop verskaf deurlopende oorsig van dieselfde oppervlakte. Elke paar minute, die meteorologiese hulpmiddels, soos die lui, verskaf inligting oor wolke, waterdamp en wind, en die konstante vloei van inligting is die basis vir die monitering en weervoorspelling.

Daarbenewens kan GEO toestelle nuttig vir kommunikasie (telefoon, televisie, radio) wees. GOES satelliete verskaf werk soek en redding baken, wat gebruik word om te help met die soektog van skepe en vliegtuie in nood.

Ten slotte, is baie vysokoorbitalnyh Aarde satelliete monitering zonneactiviteit en monitor die vlakke van magnetiese velde en bestraling.

Die berekening van die hoogte van die geostationaire baan

Die satelliet bedryf sentripetale krag F _p = (M v ₁ ²⁾ / R en die gravitasiekrag F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Sedert hierdie kragte gelyk is, is dit moontlik om die regte kante gelyk en sny hulle in ₁ M massa. Die resultaat is die vergelyking v ² = (GM ²⁾ / R. Vandaar die snelheid v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Sedert die geostationaire baan is 'n sirkel 2πr lengte orbitaal snelheid is v = 2πR / T.

Dus, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Sedert T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, dan R = 4,23x10 ⁷ m aftrek van R. Aarde radius, gelyke 6,38x10 ⁶ m, is dit moontlik om te weet die hoogte satelliete vlieg hang op een punt van die oppervlak - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange punt

Ander Groot wentelbane is die Lagrange punt, waar die krag van swaartekrag aarde se vergoed word deur swaartekrag die Son se. Al wat daar is, ewe aangetrokke tot hierdie hemelliggame en roteer met ons planeet rondom die ster.

Van die vyf Lagrange punte in die Sun-Aarde stelsel, net die laaste twee, genaamd die L5 en L4, is stabiel. In die res van die satelliet is soos 'n bal gebalanseer op die top van 'n steil heuwel enige effense storing sal dit stoot. Om in 'n gebalanseerde staat bly, die ruimtetuig is in die behoefte van voortdurende aanpassing. In die laaste twee punte van die Lagrange satelliete vergelyk word met 'n bal in die bal: selfs nadat 'n sterk versteuring, sal hulle terugkom.

T1 is geleë tussen die Aarde en die Son, kan satelliete wat daarin is, om 'n konstante oorsig van ons ster het. Die SOHO son sterrewag, NASA satelliet, die Europese Ruimte-agentskap om die son uit die eerste Lagrange punt 1,5 miljoen kilometer van die aarde op te spoor.

L2 is geleë op dieselfde afstand van die Aarde, maar is agter haar. Satelliete in hierdie plek vereis slegs een hitte skild te beskerm teen son lig en hitte. Dit is 'n goeie plek vir ruimte-teleskope, wat gebruik word om die aard van die heelal bestudeer deur waarnemings van die mikrogolf agtergrondstraling.

'N Derde Lagrange punt geleë in die voorkant van die aarde op die ander kant van die son, sodat die lig is altyd tussen hom en ons planeet. Die satelliet in hierdie posisie sal nie in staat wees om te kommunikeer met die aarde.

Uiters stabiel vierde en vyfde Lagrange punt in die baan pad van die planeet in 60 ° voor sowel as van agter Aarde.

Medium aarde wentelbaan

Om nader aan die Aarde, die satelliete beweeg vinniger. Daar is twee medium-Aarde wentelbaan: semi-sinchrone en "Weerlig."

Op watter hoogte vlieg satelliete in 'n semi-sinchrone wentelbaan? Dit is byna omsendbrief (lae eksentrisiteit) en verwyder na 'n afstand 26560 km van die middel van die aarde se (oor 20.200 km bo die oppervlak). Satelliet op hierdie hoogte maak 'n volledige rotasie elke 12 uur. Ten minste sy bewegings van die Aarde roteer onder. Vir 24 uur en sny dit twee identiese punte op die ewenaar. Hierdie baan is konsekwent en hoogs voorspelbaar. Die stelsel maak gebruik van globale posisioneringstelsel GPS.

Wentel "Weerlig" (geneigdheid 63,4 °) word gebruik om in ag te neem in 'n hoë breedtegrade. Geostationaire satelliete is verbonde aan die ewenaar, so hulle is nie geskik vir 'n lang-afstand noordelike of suidelike streke. Hierdie baan is baie eksentrieke: die ruimtetuig beweeg langs 'n verlengde ellips met die aarde, geleë naby aan die een kant. Sedert die satelliet is versnel deur die swaartekrag beweeg dit baie vinnig wanneer dit naby aan ons planeet. Wanneer jy verwyder die spoed stadiger, so hy spandeer meer tyd aan die bokant van die baan in die verste van die rand van die aarde, die afstand na wat kan bereik 40.000. Km. orbitaal tydperk is 12 uur, maar omtrent twee-derdes van die tyd die satelliet spandeer meer as een halfrond. Soos die semi-sinchrone wentelbaan satelliet gaan deur dieselfde pad elke 24 uur. Dit word gebruik vir kommunikasie in die verre noorde of suide.

lae Aarde

Die meeste wetenskaplike satelliete, baie meteorologiese en ruimte stasie is in die nabye-omsendbrief lae Aarde baan. Hul helling hang af van die monitering van wat hulle doen. TRMM is van stapel gestuur vir die monitering van tropiese reën, so het 'n relatief lae geneigdheid (35 °), terwyl die oorblywende naby die ewenaar.

Baie waarnemings van NASA satelliete het byna polêre wentelbaan vysokonaklonnuyu. Die ruimtetuig beweeg om die aarde van pool tot pool met 'n tydperk van 99 min. Die helfte van die tyd wat dit gaan oor die daglig kant van die planeet, en terug te keer na die nag op die paal.

As die beweging van die satelliet die aarde roteer onder. Teen die tyd dat die eenheid gaan die verligte gedeelte, dit is oor 'n gebied aangrensend aan die area van die verloop van sy laaste wentelbaan. Gedurende die tydperk van 24 uur van die pool satelliete dek die meeste van die aarde twee keer, een keer deur die dag en een keer in die nag.

Sun-sinchrone wentelbaan

Net soos geosynchronous satelliete moet wees bo die ewenaar, wat hulle toelaat om op 'n stadium te bly, pool-baan het die vermoë om te bly in dieselfde tyd. Hul wentelbaan is son-sinchrone - by die kruising van die ewenaar ruimtetuig plaaslike sontyd is altyd dieselfde. Byvoorbeeld, Terra satelliet kruise oor Brasilië altyd by 10:30. Volgende kruising na 99 minute oor Ecuador of Colombia kom ook om 10:30 plaaslike tyd.

Sun-sinchrone wentelbaan is wat nodig is vir die wetenskap, as dit moontlik maak om die hoek van die sonlig val op die oppervlak van die aarde in stand te hou, hoewel dit sal wissel na gelang van die seisoen. Dit konsekwentheid beteken dat wetenskaplikes kan vergelyk vir 'n paar jaar sonder om te bekommer oor te groot spronge in wat one-time beelde van die planeet jaar, wat die illusie van verandering kan skep. Sonder die son-sinchrone wentelbaan dit moeilik sou wees om tred te hou van hulle met verloop van tyd te hou, en om die inligting wat nodig is vir die studie van klimaatsverandering in te samel.

Die pad van die satelliet is baie beperk. As dit is op 'n hoogte van 100 km, moet die baan 'n helling van 96 ° hê. Enige afwyking is onaanvaarbaar. Sedert die weerstand van die atmosfeer en die aantrekkingskrag van die son en 'n baan verandering apparaat die maan se, moet dit gereeld aangepas word.

Sit in 'n wentelbaan: Begin

Die bekendstelling vereis energie, die bedrag van wat afhanklik is van die ligging van die wegspringplek, die hoogte en helling van die toekoms trajek van sy beweging. Na afgeleë wentelbaan te bereik, is dit nodig om meer energie te bestee. Satelliete met 'n aansienlike neiging (bv pool) is meer energie verbruik as dié sirkel oor die ewenaar. Sit in 'n wentelbaan met 'n lae geneigdheid om te help met die aarde se rotasie. Die Internasionale Ruimtestasie beweeg teen 'n hoek 51,6397 °. Dit is noodsaaklik om te verseker dat die pendeltuig en die Russiese missiele was makliker om haar te kry. Die hoogte van die ISS - 337-430 km. Polar satelliete, aan die ander kant, deur middel van die pols van die aarde kry nie, sodat hulle meer energie benodig om dieselfde afstand klim.

aanpassing

Na afloop van die bekendstelling van die satelliet nodig om pogings om dit op 'n sekere baan te hou maak. Sedert die aarde is nie 'n perfekte sfeer, sy swaartekrag is sterker in sommige plekke. Hierdie ongelykheid, bykomend tot die aantrekkingskrag van die son, maan en Jupiter (die mees massiewe planeet van die Sonnestelsel), verander die helling van die baan. Dwarsdeur sy leeftyd posisie GOES satelliete drie of vier keer reggemaak. LEO NASA toestelle moet sy kantel jaarliks aanpas.

Daarbenewens het die naby-Aarde satelliete invloed op die atmosfeer. Die boonste lae, hoewel baie yl, het 'n sterk genoeg weerstand teen hulle nader aan die Aarde trek. Die effek van swaartekrag lei tot 'n versnelling van satelliete. Met verloop van tyd, is hulle verbrand in 'n spiraal sink laer en vinniger in die atmosfeer, of val terug na die aarde.

Lugweerstand is sterker as die son is aktief. Net soos die lug in die ballon uit en styg wanneer dit verhit word, sit uit en styg atmosfeer wanneer die son gee dit ekstra energie. Yl atmosferiese lae klim en neem hul plek digter. Daarom is die satelliete om die aarde wentel moet sy posisie verander oor vier keer per jaar om te vergoed vir atmosferiese sleep. Nadat die maksimum sonaktiwiteit, die posisie van die toestel moet elke 2-3 weke aan te pas.

ruimterommel

Die derde rede, dwing my in 'n wentelbaan - ruimte afval. Een van die kommunikasie-satelliet Iridium gebots het met 'n nie-funksionerende Russiese ruimtetuig. Hulle gebreek het, die skep van 'n puin wolk wat bestaan uit meer as 2500 onderdele. Elke item is bygevoeg om die databasis, wat nou meer as 18.000 voorwerpe van menslike oorsprong.

NASA monitor noukeurig alles wat in die pad van satelliete kan kry, dit wil sê. A. Weens puin het herhaaldelik moes baan te verander.

Sentrum Mission Control ingenieurs monitor die status van die satelliete en ruimte afval, wat kan inmeng met beweging en versigtig soos vereis ontwykende maneuvers beplan. Dieselfde span planne en voer maneuvers om die kantel en hoogte van die satelliet te pas.