Op welke hoogte vliegen satellieten, baan berekening, snelheid en richting van de beweging

Evenals de stoelen in het theater andere kijk op de vertegenwoordiging van verschillende banen van de satellieten mogelijk perspectief bieden, die elk een eigen doel. Sommigen lijken te zijn opknoping over het punt op het oppervlak, ze zorgen voor een constante overzicht van de ene kant van de aarde, terwijl de andere cirkelen rond onze planeet, een dag sweep over meerdere locaties.

soorten banen

Op welke hoogte vliegen satellieten? Er zijn 3 soorten omloopbanen: hoog, midden en laag. Bij hoge verst van het oppervlak zijn over het algemeen veel weer en enige vorm van communicatie satellieten. Satellieten die om een middelhoge omloopbaan omvatten navigatie en speciaal ontworpen voor het bewaken van een bepaalde regio. De meeste wetenschappelijke ruimtevaartuig, met inbegrip van het controlesysteem voor de oppervlakte vloot van NASA Earth, is in een lage baan om de aarde.

Hoe hoog vliegende satellieten afhankelijk van de snelheid van hun beweging. Bij het naderen van de aarde zwaartekracht sterker wordt, en een snellere beweging. Bijvoorbeeld, NASA Aqua satelliet duurt ongeveer 99 minuten vliegen rond de wereld ongeveer 705 km en de meteorologische eenheid naar een afgelegen 35786 km van het oppervlak, zou het nodig 23 uur, 56 minuten en 4 seconden. Op een afstand van 384.403 km van het centrum van de Aarde de Maan voltooit een omwenteling in 28 dagen.

aërodynamische paradox

satelliet hoogte verandering wijzigt het ook in een baan snelheid. Hier is er een paradox. Als de satelliet operator wil zijn snelheid te verhogen, kan hij niet alleen de motoren voor de versnelling uit te voeren. Hierdoor wordt de baan (en hoogte), wat leidt tot een afname van de snelheid te verhogen. In plaats daarvan moet je de motor in de tegenovergestelde richting van de beweging van de satelliet te voeren, dwz. E. Om een actie die zou vertragen bewegend voertuig op aarde uit te voeren. Een dergelijke actie zal verplaatsen onder dat de snelheid zal toenemen.

features banen

Behalve de hoogte, wordt de bewegingsbaan van de satelliet gekenmerkt door excentriciteit en inclinatie. De eerste betreft de vorm van de baan. Satelliet lage excentriciteit beweegt langs een traject dicht bij cirkelvormig. De excentrische baan elliptisch. De afstand van het ruimtevaartuig naar de aarde hangt af van zijn positie.

Helling - de hoek van de baan ten opzichte van de evenaar. De satelliet, die direct boven de evenaar wordt geroteerd, een hellingshoek nul. Als het ruimtevaartuig gaat voorbij aan de noord- en zuidpool (geografische en magnetische niet), de helling is 90 °.

Alles bij elkaar - hoogte, excentriciteit en inclinatie - bepalen van de beweging van de satelliet en dergelijke vanuit zijn oogpunt zal lijken op de aarde.

high-Earth

Wanneer de satelliet precies 42164 km van het centrum van de aarde (ongeveer 36 duizend. Km van het oppervlak) bereikt, komt in de zone waar het voldoet aan de rotatie baan van de planeet. Als de machine beweegt met dezelfde snelheid als de aarde, dat is. E. De periode van de revolutie is 24 uur, het lijkt erop dat het blijft op zijn plaats op slechts lengte, maar het kan afdrijven van noord naar zuid. Deze speciale hoge baan om de aarde wordt geostationaire genoemd.

De satelliet beweegt in een cirkelvormige baan direct boven de evenaar (de excentriciteit en de helling van nul) en opzichte van de aarde stilstaat. Hij ligt altijd boven hetzelfde punt op het oppervlak.

Geostationaire baan uiterst waardevol voor het weer toezicht, omdat de satellieten daarop een continue overzicht van dezelfde oppervlakte. Om de paar minuten, de meteorologische hulpmiddelen, zoals de GOES, geven informatie over wolken, waterdamp en wind, en de constante stroom van informatie is de basis voor het toezicht en weersvoorspellingen.

Daarbij mag GEO apparaten nuttig zijn voor communicatie (telefonie, televisie, radio) zijn. GOES satellieten job search and rescue baken, gebruikt om te helpen bij het zoeken van schepen en vliegtuigen in nood.

Ten slotte zijn veel vysokoorbitalnyh Earth satellieten monitoren van zonne-activiteit en het toezicht op het niveau van magnetische velden en straling.

De berekening van de hoogte van de geostationaire baan

De satelliet werkt centripetale kracht _Fp = (M v ₁ ²⁾ / R en de zwaartekracht F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Daar deze krachten gelijk zijn, is het mogelijk de rechterzijde gelijk en snij ze in ₁ M massa. Het resultaat is de vergelijking v = ^{2 (GM2)} / R Vandaar de snelheid v = _((GM2) / R) ^1/2

Aangezien de geostationaire baan een cirkel 2nr lengte orbitale snelheid v = 2nr / T.

Derhalve ^R3 = ^T2 GM / (4π ^2).

Aangezien T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, dan R = 4,23x10 ⁷ m aftrekken van R. aarde straal gelijk 6,38x10 ⁶ m, is het mogelijk om te weten de hoogte satellieten vliegen opknoping op een punt van het oppervlak - ⁷ 3,59x10 m.

Lagrange punt

Andere Geweldige banen zijn de Lagrange punt, waar de kracht van de zwaartekracht van de aarde wordt gecompenseerd door de zwaartekracht van de zon. Alles wat er is, net zo aangetrokken tot deze hemellichamen en roteert met onze planeet rond de ster.

Van de vijf Lagrangiaan punten in de zon-aarde-systeem, alleen de laatste twee, genaamd de L5 en L4, zijn stabiel. In de rest van de satelliet is als een bal in evenwicht op de top van een steile heuvel: elke geringe verstoring zal duwen. In een gebalanceerde toestand blijven, het ruimtevaartuig is aan voortdurende aanpassing. In de laatste twee punten van de Lagrange satellieten vergeleken met een bal in de bal: zelfs na een sterke verstoring, komen ze terug.

L1 is gelegen tussen de Aarde en de Zon, laat satellieten die in het, om een constante overzicht van onze ster te hebben. De SOHO zonne-observatorium, satelliet van NASA, het European Space Agency om de zon van de eerste Lagrange punt 1.5 miljoen kilometer van de aarde te houden.

L2 bevindt zich op dezelfde afstand van de aarde, maar is achter haar. Satellieten in deze locatie vereist slechts een hitteschild ter bescherming tegen de zon licht en warmte. Dit is een goede plek voor ruimtetelescopen, wordt gebruikt om de aard van het heelal te bestuderen door middel van observaties van de microgolf achtergrondstraling.

Een derde lagrangepunt gelegen in de voorkant van de aarde aan de andere kant van de zon, zodat het licht is altijd tussen hem en onze planeet. De satelliet in deze positie zal niet in staat om te communiceren met de aarde.

Extreem stabiele vierde en vijfde Lagrangepunt in omloopbaan van de planeet 60 ° voor en achter aarde.

Medium Earth Orbit

Dichter bij de aarde, de satellieten sneller bewegen. Er zijn twee middellange Earth Orbit: halfsynchrone en "Lightning."

Op welke hoogte vliegen satellieten in een semi-synchrone baan? Het is nagenoeg cirkelvormig (lage excentriciteit) en verwijderd met een afstand 26.560 km van het centrum van de aarde (ongeveer 20200 km boven het oppervlak). Satelliet op deze hoogte maakt een volledige omwenteling om de 12 uur. In ieder geval zijn de bewegingen van de Aarde draait eronder. 24 uur geroerd en snijdt deze twee identieke punten op de evenaar. Deze baan is consistent en zeer voorspelbaar. Het systeem maakt gebruik van global positioning GPS.

Orbit "Lightning" (hellingshoek 63,4 °) gebruikt te observeren in hoge breedten. Geostationaire satellieten zijn bevestigd aan de evenaar, dus ze zijn niet geschikt voor lange afstanden noordelijke of zuidelijke regio's. Deze baan is heel excentrisch: het ruimtevaartuig zich langs een langgerekte ellips met de aarde, dicht bij een rand. Omdat de satelliet wordt versneld door de zwaartekracht, het beweegt zeer snel wanneer het dicht bij onze planeet. Wanneer u verwijdert de snelheid vertraagt, zodat hij besteedt meer tijd aan de bovenkant van de baan in de verste vanaf de rand van de aarde, de afstand tot die kan oplopen tot 40 duizend. Km. omlooptijd is 12 uur, maar ongeveer tweederde van de tijd dat de satelliet besteedt meer dan één halfrond. Net als de semi-synchrone baan satelliet doorloopt dezelfde weg elke 24 uur. Het wordt gebruikt voor de communicatie in het verre noorden of het zuiden.

low Earth

De meeste wetenschappelijke satellieten, veel meteorologische en ruimte bevinden zich in de buurt van-cirkelvormige lage baan om de aarde. Hun helling hangt af van het toezicht op wat ze doen. TRMM is geïntroduceerd voor het bewaken tropische regen, zodat een relatief lage helling (35 °), terwijl de resterende nabij de evenaar.

Veel waarnemingen van NASA-satellieten hebben bijna polaire baan vysokonaklonnuyu. Het ruimtevaartuig beweegt rond de aarde van pool tot pool met een periode van 99 min. De helft van de tijd die het gaat voorbij aan het daglicht kant van de planeet, en terug te keren naar 's nachts op de paal.

Als de beweging van de satelliet van de Aarde draait eronder. Tegen de tijd dat het toestel in het belichte gedeelte, dat zich boven een gebied grenzend aan het gebied van de doorgang van de laatste baan. Gedurende de periode van 24 uur van polaire satellieten het grootste deel van de aarde tweemaal, eenmaal per dag en een keer 's nachts.

Zonsynchroon baan

Net als geostationaire satellieten moet boven de evenaar, waardoor ze op een gegeven moment te blijven, polaire baan hebben de mogelijkheid om te verblijven in dezelfde tijd. Hun baan is zon-synchrone - op de kruising van de evenaar ruimtevaartuig plaatselijke zonnetijd is altijd hetzelfde. Bijvoorbeeld, Terra satelliet kruisen over Brazilië steeds om 10.30 uur. Volgende kruising na 99 min meer dan Ecuador of Colombia treedt ook 10:30 lokale tijd.

Zonsynchroon baan nodig voor de wetenschap, omdat hiermee de hoek van het zonlicht op het aardoppervlak te behouden, maar deze zal variëren afhankelijk van het seizoen. Deze consistentie betekent dat wetenschappers kunnen vergelijken voor meerdere jaren, zonder zich zorgen te maken over het te grote sprongen in die one-time beelden van de planeet jaar, die de illusie van verandering kan creëren. Zonder de zon-synchrone baan het moeilijk zou zijn om bij te houden van hen in de tijd te houden, en de informatie die nodig is voor de studie van de klimaatverandering te verzamelen.

Het pad van de satelliet is zeer beperkt. Als het op een hoogte van 100 km, moet de baan een helling van 96 ° hebben. Elke afwijking is onaanvaardbaar. Aangezien de weerstand van de sfeer en de aantrekkingskracht van de Zon en baan veranderende apparaat van de maan, moet regelmatig worden aangepast.

Leg in een baan: Launch

De lancering energie nodig, waarvan het bedrag afhankelijk van de locatie van het lanceerplatform, de hoogte en de helling van de toekomstige baan van zijn beweging. Om remote baan te bereiken, is het nodig om meer energie verbruiken. Satellieten aanzienlijke helling (bijvoorbeeld polair) meer energie verbruiken dan cirkelen boven de evenaar. Leg in een baan met een lage helling van het helpen van de rotatie van de aarde. Het International Space Station beweegt onder een hoek 51,6397 °. Dit is nodig om ervoor te zorgen dat de space shuttle en de Russische raketten waren makkelijker om met haar te krijgen. De hoogte van het ISS - 337-430 km. Polaire satellieten, aan de andere kant, door middel van de pols van de Aarde niet krijgen, zodat ze meer energie nodig hebben om dezelfde afstand beklimmen.

afstelling

Na de lancering van de satelliet is noodzakelijk om de inspanningen om het op een bepaalde baan te houden te maken. Omdat de aarde is geen perfecte bol, de zwaartekracht sterker is op sommige plaatsen. Deze ongelijkheid, in aanvulling op de aantrekkingskracht van de zon, de maan en Jupiter (de meest massieve planeet van het zonnestelsel), verandert de helling van de baan. Gedurende zijn leven positie GOES satellieten drie of vier keer gecorrigeerd. LEO NASA hulpmiddelen moeten zijn tilt jaarlijks aan te passen.

Daarnaast is de buurt van de aarde satellieten van invloed op de sfeer. De bovenste lagen, hoewel vrij schaars, hebben een sterke voldoende weerstand om hen dichter bij de aarde te tekenen. De zwaartekracht leidt tot een versnelling van satellieten. Na verloop van tijd worden ze verbrand in een spiraal zinken lager en sneller in de atmosfeer, of vallen terug naar de aarde.

De luchtweerstand is sterker wanneer de zon actief is. Net als de lucht in de ballon uitzet en stijgt bij verhitting uitzet en stijgt sfeer als de zon geeft het extra energie. Dunne lagen in de atmosfeer stijgen en nemen hun plaats dichter. Daarom, de satellieten rond de aarde cirkelen moet zijn combineerbaar ongeveer vier keer per jaar te compenseren voor atmosferische wrijving. Wanneer de maximale zonne-activiteit, de positie van het apparaat moet elke 2-3 weken aan te passen.

ruimtepuin

De derde reden, dwingt me in een baan - ruimteafval. Een van de communicatiesatelliet Iridium in botsing met een niet-functionerende Russisch ruimtevaartuig. Ze brak, het creëren van een puinwolk bestaande uit meer dan 2.500 onderdelen. Elk item is toegevoegd aan de database, die nu bestaat uit meer dan 18.000 voorwerpen van antropogene oorsprong.

NASA volgt nauwkeurig alles wat in de weg satellieten kon krijgen, dwz. A. Als gevolg van puin hebben herhaaldelijk moesten baan te veranderen.

Centrum Mission Control engineers bewaken van de status van de satellieten en ruimtepuin, die kunnen interfereren met beweging en zorgvuldig zoals vereist ontwijkende manoeuvres te plannen. Hetzelfde team plannen en voert manoeuvres om de kanteling en hoogte van de satelliet aan te passen.