A quelle altitude des satellites volant, le calcul de l'orbite, la vitesse et la direction du mouvement

Tout comme les sièges dans le théâtre permettent regard différent sur la représentation des différentes orbites des satellites fournir une perspective, dont chacun a son propre but. Certains semblent être suspendue au-dessus du point de la surface, ils fournissent une vue d'ensemble constante d'un côté de la Terre, tandis que l'autre tournant autour de notre planète, un balayage de jour sur plusieurs endroits.

types d'orbites

A quelle altitude des satellites volant? Il existe 3 types d'orbites terrestres: haute, moyenne et faible. A haut le plus éloigné de la surface sont généralement de nombreux temps et des satellites de communication. Satellites en orbite orbite terrestre moyenne comprennent la navigation et spécialement conçu pour la surveillance d'une région spécifique. La plupart des scientifiques engins spatiaux, y compris le système de surveillance de la flotte de surface de la NASA de la Terre, est en orbite basse.

Si haut satellites volant dépend de la vitesse de leur mouvement. Lorsque vous approchez de la gravité de la Terre devient un mouvement plus fort et plus rapide. Par exemple, la NASA Aqua prend satellite environ 99 minutes pour voler autour de la planète à environ 705 km, et l'unité météorologique, à une distance 35786 km de la surface, il faudrait 23 heures, 56 minutes et 4 secondes. A une distance de 384,403 km du centre de la Terre de la Lune effectue un tour complet en 28 jours.

paradoxe aérodynamique

satellite changement d'altitude, il modifie également une vitesse d'orbite. Ici, il y a un paradoxe. Si l'opérateur de satellites veut augmenter sa vitesse, il ne peut faire tourner les moteurs d'accélération. Cela augmentera l'orbite (et hauteur), ce qui conduira à une diminution de la vitesse. Au lieu de cela, vous devez tourner le moteur dans le sens opposé du mouvement du satellite, par exemple. E. Pour effectuer une action qui ralentirait véhicule en mouvement sur la Terre. Une telle action se déplacera ci-dessous qui va augmenter la vitesse.

orbites Caractéristiques

En plus de la hauteur, le trajet de déplacement du satellite est caractérisée par l'excentricité et l'inclinaison. La première a trait à la forme de l'orbite. faible excentricité satellite se déplace le long d'une trajectoire circulaire à proximité. L'orbite excentrique est elliptique. La distance du vaisseau spatial sur la Terre dépend de sa position.

Inclination – l'angle de l'orbite par rapport à l'équateur. Le satellite, qui est mis en rotation directement au-dessus de l'équateur, présente une pente nulle. Si le vaisseau spatial passe sur les pôles nord et sud (non géographiques et magnétiques), son inclinaison est de 90 °.

Tous ensemble – hauteur, excentricité et inclinaison – déterminent le mouvement du satellite et similaires de son point de vue ressemblera la terre.

haut de la Terre

Lorsque le satellite atteint exactement 42164 km du centre de la terre (environ 36 000 Km. De la surface), il pénètre dans la zone où il rencontre l'orbite de rotation de la planète. Comme la machine se déplace à la même vitesse que la Terre, ce qui est. E. Sa période de révolution est de 24 heures, il semble qu'il reste en place que sur la longitude, bien qu'il puisse dériver du nord au sud. Cette orbite spéciale de haut est appelé géosynchrone.

Le satellite se déplace sur une orbite circulaire directement au-dessus de l'équateur (l'excentricité et l'inclinaison de zéro) et par rapport à la Terre est immobile. Il est toujours situé au-dessus du même point sur sa surface.

orbite géostationnaire extrêmement précieux pour la surveillance météorologique, comme les satellites sur celui – ci continue de donner un aperçu de la même surface. Toutes les quelques minutes, les auxiliaires de la météorologie, tels que GOES, fournir des informations sur les nuages, la vapeur d'eau et le vent, et le flux constant d'informations est la base pour le suivi et les prévisions météorologiques.

De plus, les appareils GEO peuvent être utiles pour la communication (téléphonie, télévision, radio). Satellites GOES fournissent la recherche d'emploi et de balise de sauvetage, utilisé pour aider à la recherche des navires et des aéronefs en détresse.

Enfin, de nombreux satellites de la Terre vysokoorbitalnyh surveillent l'activité solaire et de surveiller les niveaux de champs magnétiques et le rayonnement.

Le calcul de la hauteur de l'orbite géostationnaire

Le satellite opère force centripète F _p = (M v ₁ ²⁾ / R et la force gravitationnelle F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Étant donné que ces forces sont égales, il est possible d'assimiler les côtés droit et les couper en masse ₁ M. Le résultat est l'équation de v ² = (GM ²⁾ / R. Par conséquent la vitesse v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Etant donné que l'orbite géostationnaire est un cercle de longueur 2πr vitesse orbitale est v = 2πR / T.

Par conséquent, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Etant donné que T = 8,64×10 ^4, G = 6,673×10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98×10 ²⁴ kg, alors R = 4,23×10 ⁷ m retranchant de R. rayon de la Terre, égale 6,38×10 ⁶ m, il est possible de connaître les satellites d'altitude voler suspendu à un point de la surface – 3,59×10 ⁷ m.

point de Lagrange

D'autres grands orbites sont le point de Lagrange, où la force de la gravité de la Terre est compensée par la gravité du Soleil. Tout ce qu'il y a, également attiré par ces corps célestes et tourne avec notre planète autour de l'étoile.

Sur les cinq points de Lagrange du système Terre-Soleil, seuls les deux derniers, appelé L5 et L4, sont stables. Dans le reste du satellite est comme une balle équilibrée au sommet d'une colline escarpée: toute perturbation légère va pousser. Pour rester dans un état d'équilibre, la sonde est dans le besoin d'un ajustement constant. Au cours des deux derniers points des satellites de Lagrange comparé à une balle dans la balle: même après une forte perturbation, ils reviendront.

L1 est situé entre la Terre et le Soleil, permet des satellites qui sont en elle, d'avoir une vue d'ensemble constante de notre étoile. L'observatoire solaire SOHO, satellite de la NASA, l'Agence spatiale européenne pour suivre le soleil à partir du premier point de Lagrange 1,5 million de kilomètres de la Terre.

L2 est situé à la même distance de la Terre, mais est derrière elle. Les satellites à cet endroit nécessite seulement un bouclier thermique pour protéger de la lumière et de la chaleur solaire. Ceci est un bon endroit pour les télescopes spatiaux, utilisés pour étudier la nature de l'Univers par l'observation du rayonnement de fond micro-ondes.

Un troisième point lagrangien situé en face de la Terre de l'autre côté du soleil, de sorte que la lumière est toujours entre lui et notre planète. Le satellite dans cette position ne sera pas en mesure de communiquer avec la Terre.

quatrième et cinquième point de Lagrange extrêmement stable dans le chemin orbital de la planète à 60 ° devant et derrière la Terre.

orbite terrestre moyenne

Étant plus proche de la Terre, les satellites se déplacent plus rapidement. Il y a deux orbite terrestre moyenne: semi-synchrone et « Lightning. »

A quelle altitude satellites volant en orbite semi-synchrone? Il est presque circulaire (faible excentricité) et retiré à une distance 26560 km du centre de la terre (environ 20200 km au-dessus de la surface). Satellite à cette altitude fait une rotation complète toutes les 12 heures. Au moins ses mouvements de la Terre tourne en dessous. 24 h et il croise deux points identiques sur l'équateur. Cette orbite est cohérente et hautement prévisible. Le système utilise le positionnement global GPS.

Orbit "Lightning" (inclinaison 63,4 °) est utilisé pour observer sous des latitudes élevées. Les satellites géostationnaires sont fixés à l'équateur, donc ils ne sont pas adaptés pour les régions du nord ou du sud à longue distance. Cette orbite est très excentrique: l'engin spatial se déplace le long d'une ellipse allongée avec la terre, située à proximité d'un bord. Le satellite est accéléré par gravité, il se déplace très rapidement quand il est proche de notre planète. Lorsque vous supprimez la vitesse ralentit, alors il passe plus de temps au sommet de l'orbite le plus éloigné du bord de la Terre, la distance à laquelle peut atteindre 40 mille. Km. période orbitale est de 12 heures, mais environ les deux tiers du temps, le satellite passe plus d'un hémisphère. Comme le satellite en orbite semi-synchrone passe par le même chemin toutes les 24 heures. Il est utilisé pour la communication dans l'extrême nord ou au sud.

faible Terre

La plupart des satellites scientifiques, de nombreuses stations météorologiques et de l'espace sont en orbite basse quasi circulaire de la Terre. Leur pente dépend de surveiller ce qu'ils font. TRMM a été lancé pour la surveillance tropicale, a donc une inclinaison relativement faible (35 °), tout en restant proche de l'équateur.

De nombreuses observations de satellites de la NASA ont orbite presque polaire vysokonaklonnuyu. L'engin spatial se déplace autour de la terre de pôle à pôle ayant une période de 99 min. La moitié du temps il passe sur le côté jour de la planète, et revenir à la nuit sur le poteau.

Comme le mouvement de la Terre par satellite tourne en dessous. Au moment où l'appareil entre la partie éclairée, il se trouve sur une zone adjacente à la zone du passage de la dernière orbite. Au cours de la journée une fois par période de 24 heures de satellites polaires couvrent la majeure partie de la Terre deux fois, et une fois la nuit.

orbite héliosynchrone

Tout comme les satellites géostationnaires doivent être au-dessus de l'équateur, ce qui leur permet de rester sur un point, en orbite polaire ont la possibilité de rester dans le même temps. Leur orbite est héliosynchrone – à l'intersection de l'engin spatial équateur heure solaire locale est toujours le même. Par exemple, le satellite Terra traverse le Brésil toujours à 10h30. intersection suivante après 99 minutes sur l'Equateur ou la Colombie se produit également à 10h30 heure locale.

orbite héliosynchrone est nécessaire pour la science, car elle permet de maintenir l'angle de la lumière du soleil tombant sur la surface de la Terre, même si elle varie en fonction de la saison. Cette cohérence signifie que les scientifiques peuvent comparer plusieurs années sans avoir à vous soucier de trop grands sauts en couvrant des images uniques des années de la planète, ce qui peut créer l'illusion du changement. il serait difficile sans l'orbite héliosynchrone pour garder une trace de temps, et de recueillir les informations nécessaires à l'étude des changements climatiques.

Le chemin du satellite est très limitée. Si elle est à une altitude de 100 km, l'orbite doit avoir une pente de 96 °. Tout écart est inacceptable. Comme la résistance de l'atmosphère et la force d'attraction du Soleil et de l'appareil de changement d'orbite de la Lune, il doit être régulièrement ajusté.

Mise en orbite: Lancement

Le lancement nécessite de l'énergie, dont le montant dépend de l'emplacement de la rampe de lancement, la hauteur et la pente de la trajectoire future de son mouvement. Pour atteindre l'orbite à distance, il est nécessaire de dépenser plus d'énergie. Satellites avec inclinaison considérable (par exemple, polaire) est plus consommatrice d'énergie que ceux des cercles sur l'équateur. Mis en orbite à faible inclinaison d'aider la rotation de la Terre. La Station spatiale internationale se déplace à un angle 51,6397 °. Cela est nécessaire pour assurer que la navette spatiale et les missiles russes étaient plus faciles à obtenir à elle. La hauteur de l'ISS – 337-430 km. satellites polaires, d'autre part, au moyen de l'impulsion de la Terre ne reçoivent pas, ils ont donc besoin de plus d'énergie pour grimper à la même distance.

réglage

Après le lancement du satellite est nécessaire de faire des efforts pour le maintenir à une certaine orbite. Puisque la Terre est pas une sphère parfaite, sa gravité est plus forte dans certains endroits. Cette inégalité, en plus de l'attraction du Soleil, la Lune et Jupiter (la planète la plus massive du système solaire), modifie l'inclinaison de l'orbite. Tout au long de sa position de vie corrigées satellites GOES trois ou quatre fois. LEO dispositifs NASA devrait ajuster son inclinaison par an.

De plus, les satellites géocroiseurs affecte l'atmosphère. Les couches supérieures, bien que très rares, ont une résistance assez forte pour les rapprocher de la Terre. L'effet de la gravité conduit à une accélération de satellites. Au fil du temps, ils sont brûlés dans une spirale d'amortissement plus faible et plus rapide dans l'atmosphère ou tombent sur Terre.

la résistance de l'air est plus forte lorsque le soleil est actif. Tout comme l'air dans le ballon se dilate et se lève lorsqu'il est chauffé, se dilate et augmente l'atmosphère quand le soleil donne de l'énergie supplémentaire. Sparse couches atmosphériques montent et prennent leur place plus dense. Par conséquent, les satellites en orbite autour de la terre devrait changer sa position environ quatre fois par an pour compenser la traînée atmosphérique. Lorsque maximum d'activité solaire, la position de l'appareil doivent régler tous les 2-3 semaines.

Les débris spatiaux

La troisième raison, me forçant en orbite – débris spatiaux. L'une des communications par satellite Iridium entré en collision avec un vaisseau spatial russe qui ne fonctionne pas. Ils se sont séparés, ce qui crée un nuage de débris constitué de plus de 2500 pièces. Chaque élément a été ajouté à la base de données, qui comprend maintenant plus de 18.000 objets d'origine anthropique.

La NASA surveille attentivement tout ce qui pourrait faire obstacle à des satellites, par exemple. A. En raison des débris ont à plusieurs reprises dû changer l'orbite.

Centre Mission ingénieurs contrôle surveillent l'état des satellites et des débris spatiaux, ce qui peut interférer avec le mouvement et au besoin de planifier soigneusement les manœuvres évasives. Les mêmes plans d'équipe et effectue des manoeuvres pour ajuster l'inclinaison et la hauteur du satellite.