Orbiidid ümber maa. "satelliitfotomeetria" Ringikujuline satelliidiorbiit

a B C)

Riis. 4. a - 0° kaldega satelliidi orbiidi üldine juhtum< "i" < 90°., б)- экваториальная орбит, в) - полярная орбита

Orbiite, mis kulgevad üle Maa põhja- ja lõunapooluse ning on ekvaatoriga risti, nimetatakse polaarne ( poolus ) . Polaarkosmoselaev ( i=90°), subpolaarne (i~90°)) võib täheldada kõikjal maakera pinnal. Maa pöörlemise tõttu liigub polaarkosmoselaeva trajektoori projektsioon planeedi pinnale iga uue pöördega läände. Sellel orbiidil töötab satelliittelefonivõrk, mille kalle on 86,4 kraadi ja kõrgus 780 km.

Satelliitide orbiidid muutuvad teiste planeetide gravitatsioonihäirete, päikesekiirguse rõhu, Maa mittesfäärilise kuju, magnetvälja ja atmosfääri tõttu aja jooksul märgatavalt. Seetõttu tehakse satelliidi töötamise ajal regulaarselt trajektoori mõõtmisi ja vajadusel reguleeritakse selle orbiiti.

Orbiidi kõrgus on kaugus satelliidist Maa pinnani. Orbiidi kõrgus mõjutab oluliselt kaugseire tulemusi. Sellest sõltuvad sellised pildiomadused nagu vaal ja ruumiline eraldusvõime. Mida kõrgemal on satelliit Maa pinnast kõrgemal, seda suurem on potentsiaalne laius ja seda väiksem on ruumiline eraldusvõime.

Lennukõrguste järgi jagunevad kosmoseaparaadid kuni 500 km, 500 kuni 2000 km, 36 000 kuni 40 000 km. Kuni 500 km kõrgusel - Maa-lähedased orbiidid, kosmoselaevad, orbitaaljaamad ja muud kosmoselaevad käivitatakse, pakkudes võimalust üksikasjalikuks pildistamiseks suhteliselt lühikese aja jooksul. Kuni 2000 km kaugusel Maast – Maa tehissatelliitide orbiidid lennutavad meteoroloogilisi, geodeetilisi, astronoomilisi satelliite ja muid satelliite.

Suurtel kõrgustel 36 000 kuni 40 000 km - geostatsionaarsete satelliitide orbiidid on mõeldud sidepidamiseks, maapinna ja pilvemoodustiste jälgimiseks.

Mehitatud lende sooritatakse mitte kõrgemal kui 600 km, sest meie planeeti ümbritsevad kiirgusvööd ohustavad astronautide elusid. Maksimaalne kiirgusintensiivsus saavutatakse umbes 3000 km kõrgusel.

Maa kõrgeimad orbiidid, päikeseorbiidid, asuvad 1,5 miljoni km kõrgusel.

Madal Maa orbiidil asuvad valitsuse ja kommertsside satelliitsüsteemid. Sõjalise luuresatelliitide puhul on kõrgus merepinnast ligikaudu 150 km (madal orbiit), pildistamise eraldusvõime on 10-30 cm Keskmise orbiidiga satelliite peetakse tavaliselt satelliitideks kõrgusega 2000 km kuni 35786 km (joonis 5).

Riis. 5. Madala orbiidiga satelliidid (a) ja keskmise orbiidiga satelliidid (b).

Globaalse sidesüsteemi jaoks geostatsionaarsetel orbiitidel piisab kolmest satelliidist, keskmise kõrgusega orbiitidel (5000–15 000 km) on vaja 8–12 kosmoselaeva; kõrgustel 500–2000 km on vaja üle 50 satelliidi.

Kui kalduvus "mina" orbiidid on null, siis on sellised orbiidid geostatsionaarsed (joon. 6, a), ei ole võrdne nulliga, siis nimetatakse selliseid satelliite geosünkroonseks (asend Maa suhtes riis. 6, b), on päikese-sünkroonsetel orbiitidel (heliosünkroonsed) Päikese suhtes püsiv orientatsioon.

Päikese sünkroonsete orbiitide väärtus seisneb selles, et seda mööda liikudes lendavad satelliidid üle maapealsete objektide alati samal kellaajal, mis on kosmosefotograafia jaoks oluline.

Riis. 6. Geostatsionaarne (a) ja geosünkroonne (b) satelliit.

Tänu oma lähedusele polaarorbiitidele saavad nad jälgida kogu maakera pinda, mis on oluline meteoroloogiliste, kaardistamis- ja luuresatelliitide jaoks, mida nimetatakse kaugseiresatelliitideks.

Maa tsiviilotstarbelised kaugseiresatelliidid töötavad tavaliselt 500–600 km kõrgusel, uuringu eraldusvõimega 1 m.

Globaalseks meteoroloogiliseks monitooringuks paigutatakse satelliidid tavaliselt geostatsionaarsesse või kõrge päikesesünkroonsusse ning regionaalseks seireks paigutatakse satelliidid tavaliselt suhteliselt madalale orbiidile (500-1000 km) sellise kaldega, mis võimaldab valitud ala regulaarset mõõdistamist.

Seega on geostatsionaarselt orbiidilt võimalik uurida märkimisväärset osa maapinnast, seda “asustavad” mitte ainult sideseadmed ja ilmasatelliidid, vaid ka raketirünnakute hoiatussüsteemid. Vastavalt ÜRO rahvusvahelisele kosmose rahumeelse kasutamise konventsioonile ja Rahvusvahelise Raadiosageduskomitee nõuetele ei tohiks raadiohäirete vältimiseks geostatsionaarsete satelliitide vaheline nurk olla väiksem kui 0,5°. Teoreetiliselt ei tohiks geostatsionaarsetel orbiitidel ohutus kauguses asuvate satelliitide arv olla suurem kui 720. Viimasel kümnendil pole seda GSS-i vahemaad hoitud.

Orbiidi parameetrid satelliitnavigatsioonisüsteemidele:

GLONASS – 19 100 km ca 64 kraadise kaldega (joon. 7);

Riis. 7 GLONASSi satelliidi tähtkuju

GPS (USA), Galileo (Euroopa), Beidou (Hiina) - satelliidi tähtkujud paiknevad ringikujulistel orbiitidel 20 000-23 500 km kõrgusel 55-56 kraadise kaldega.

Joonis 8. GPS-satelliitide tähtkuju

Maa atmosfääris liikuv satelliit kogeb aerodünaamilist pidurdamist, mis sõltub atmosfääri tihedusest lennukõrguses, satelliidi kiirusest, ristlõike pindalast ja massist. Aerodünaamilise pidurdamise tõttu tekkiv orbiidi häire sisaldab korrapäraseid ja ebakorrapäraseid komponente. Ööpäevane toime toob kaasa regulaarseid häireid (öösel, s.o. maa varju koonuses on atmosfääri tihedus antud kõrgusel väiksem kui päeval). Õhumasside liikumine ja päikese poolt eralduvate laetud osakeste voogude mõju põhjustavad ebaregulaarseid häireid. Loodusteaduslike satelliitide puhul mängib atmosfääritakistus märgatavat rolli ainult madalatel orbiitidel; perigee kõrgusel üle 500–600 km ületab masside ebaühtlasest jaotumisest tulenev häiriv kiirendus atmosfääris pidurdamisest tulenevat kiirendust kahe või enama suurusjärgu võrra.

Perigee kõrgustel 500–600 kuni mitme tuhande kilomeetrini lisandub peamiseks häirivaks teguriks päikesevalguse rõhk (atmosfääritakistuse asemel). Selle rõhu mõju avaldub täiendavates väikestes perioodilistes orbitaalelementide häiretes. Kui satelliit liigub nii, et langeb regulaarselt maa varju koonusesse, siis toimuvad ka väikesed pidevad muutused elementides. Aga kergest rõhust tulenev kiirendus on mitu suurusjärku väiksem kui põhitegurist tingitud häiriv kiirendus. Kuu ja Päikese külgetõmbe mõju on veelgi nõrgem

Maa kuju on geoid, mille polaarraadius on R P = 6356,8 km ja ekvaatori raadius on R E = 6378,2 km, s.o. Ekvatoriaalraadius on 21,4 km suurem kui polaarraadius. Maa mittesfäärilisuse tõttu pöörleb orbitaaltasand aeglaselt ümber Maa telje satelliidi pöörlemisele vastupidises suunas (joonis 9).

Riis. 9. Satelliidi orbiidi eelnemine

Seda protsessi nimetatakse absoluutseks pretsessiooniks. Presssiooni tõttu võib satelliidi orbiit nihkuda nurkkiirusega kuni 9°/ööpäevas ning elliptilise orbiidi pöörlemise tõttu - kuni 15°/päevas. Absoluutse pretsessiooni suurus, olenevalt Maa orbiidi kaldest, lennukõrgusest ja raadiusest päevas on [Novakovsky]

Päikese pretsessioon tuleneb asjaolust, et ühel sidereaalsel päeval, mis võrdub 23 h 53 m, pöörleb Maa ümber oma telje 360° + 0,9856°.

Kosmoselaeva kiirus.

Maa tehissatelliidi jaoks, mis liigub päris Maa pinna lähedal, s.o. kui orbiidipunkti kõrgus merepinnast H=0 ja mis tahes vahemaa r Maa keskpunktist, mis on võrdne Maa keskmise raadiusega, r o = 6371 km, ringkiiruseks saab 7,91 km/s.

Atmosfääri takistuse mõju tõttu kosmoselaeva liikumisele ei ole Maa lähedal ringikujuline orbiit teostatav.

Kosmoselaeva kiirus 200 km kõrgusel Maast võrdub 7,79 km/s s.o. Planeedi pinnast horisontaalselt ringorbiidil liikuva sõiduki minimaalset kiirust, mis on vajalik selle käivitamiseks geotsentrilisele orbiidile, nimetatakse esimeseks kosmiliseks kiiruseks (ringkiiruseks). Seda kiirust kasutatakse pildistamisintervalli arvutamiseks ruumiuuringute tegemisel, pildi geomeetrilise nihke määramisel jne.

Teine kosmiline kiirus (paraboolkiirus, vabanemiskiirus, põgenemiskiirus) on minimaalne kiirus, mis tuleb anda kosmoselaevale, mille mass on taevakeha (näiteks planeedi) massiga võrreldes tühine, et ületada gravitatsioonijõud. selle taevakeha külgetõmbejõudu ja jätma suletud orbiidi tema ümber.

Teine põgenemiskiirus on iga taevakeha (iga planeedi) puhul erinev ja on sellele iseloomulik. Maa jaoks on teine ​​põgenemiskiirus 11,2 km/s. Keha, millel on Maa lähedal selline kiirus, lahkub Maa lähedusest ja muutub Päikese satelliidiks. Päikese teine ​​põgenemiskiirus on 617,7 km/s.

Kolmandaks kosmiliseks kiiruseks nimetatakse minimaalset kiirust, mis tuleb anda Maa pinna lähedal asuvale kehale, et ületada Maa ja Päikese gravitatsiooniline külgetõmbejõud ning jõuda kaugemale Päikesesüsteemist.

Keha minimaalset nõutavat kiirust galaktika gravitatsiooni ületamiseks antud punktis nimetatakse neljandaks kosmiliseks kiiruseks.

2007

peamine idee

See sait on pühendatud jälgimisprobleemidele tehismaa satelliidid(Edasi satelliit ). Alates kosmoseajastu algusest (4. oktoobril 1957 startis esimene satelliit Sputnik 1) on inimkond loonud tohutul hulgal satelliite, mis tiirlevad ümber Maa kõikvõimalikel orbiitidel. Praegu ületab selliste tehisobjektide arv kümneid tuhandeid. See on peamiselt "kosmoseprügi" - tehissatelliitide killud, kasutatud raketi etapid jne. Ainult väike osa neist on töötavad satelliidid.
Nende hulgas on uurimis- ja meteoroloogilised satelliidid, side- ja telekommunikatsioonisatelliidid ning sõjalised satelliidid. Maad ümbritsevat ruumi asustavad nad 200–300 km ja kuni 40 000 km kõrguselt. Vaid mõned neist on odava optikaga (binoklid, teleskoobid, amatöörteleskoobid) vaatlemiseks ligipääsetavad.

Selle saidi loomisega seadsid autorid eesmärgiks koguda kokku teavet satelliitide vaatlemise ja filmimise meetodite kohta, näidata, kuidas arvutada nende lennutingimusi teatud piirkonnas, ning kirjeldada vaatluse ja filmimise praktilisi aspekte. Saidil on peamiselt originaalmaterjal, mis on saadud Minski planetaariumi (Minsk, Valgevene) astronoomiaklubi "hν" sektsioonis "Kosmonautika" osalejate vaatluste käigus.

Ja siiski, vastates põhiküsimusele - “Miks?”, tuleb öelda järgmist. Erinevate hobide hulgas on astronoomia ja astronautika. Tuhanded astronoomiahuvilised vaatlevad planeete, udukogusid, galaktikaid, muutuvaid tähti, meteoore ja muid astronoomilisi objekte, pildistavad neid ning korraldavad oma konverentse ja “meistriklasse”. Milleks? See on lihtsalt hobi, üks paljudest. Võimalus igapäevaprobleemidest eemale pääseda. Isegi kui amatöörid teevad teadusliku tähtsusega töid, jäävad nad amatöörideks, kes teevad seda oma rõõmuks. Astronoomia ja astronautika on väga “tehnoloogilised” hobid, kus saad rakendada oma teadmisi optikast, elektroonikast, füüsikast ja teistest loodusteaduslikest distsipliinidest. Või ei pea te seda kasutama – ja lihtsalt nautige mõtisklust. Sarnane on olukord satelliitidega. Eriti huvitav on jälgida neid satelliite, mille kohta infot avatud allikates ei levita – need on eri riikide sõjaväeluure satelliidid. Igal juhul on satelliitvaatlus jaht. Sageli saame ette näidata, kus ja millal satelliit ilmub, kuid mitte alati. Ja kuidas ta "käituma hakkab", on veelgi raskem ennustada.

Kirjeldatud meetodid loodi vaatluste ja uuringute põhjal, milles osalesid Minski planetaariumi (Valgevene) astronoomiaklubi "hν" liikmed:

• Bozbey Maxim.
• Dremin Gennadi.
• Kenko Zoya.
• Mechinsky Vitali.

Suureks abiks olid ka astronoomiaklubi "hν" liikmed. Lebedeva Tatjana, Povališev Vladimir Ja Tkachenko Aleksei. Eriline tänu Aleksander Lapšin(Venemaa), profi-s (Ukraina), Daniil Šestakov (Venemaa) ja Anatoli Grigorjev (Venemaa) abi eest II lõigu lõike 1 „Satelliidifotomeetria” 2. ja 5. peatüki loomisel ning Elena (Tau, Venemaa) ka konsultatsioonideks ja mitmete arvutusprogrammide kirjutamiseks. Tänavad ka autorid Mihhail Abgarjan (Valgevene), Juri Gorjatško (Valgevene), Anatoli Grigorjev (Venemaa), Leonid Elenin (Venemaa), Victor Žuk (Valgevene), Igor Molotov (Venemaa), Konstantin Morozov (Valgevene), Sergei Plaksa (Ukraina), Ivan Prokopjuk (Valgevene) saidi mõne jaotise illustratsioonide esitamiseks.

Osa materjale saadi Valgevene riikliku teaduste akadeemia geograafiliste infosüsteemide ühtse ettevõtte tellimuse täitmise käigus. Materjalide esitlus viiakse läbi mitteärilistel alustel, et populariseerida Valgevene kosmoseprogrammi laste ja noorte seas.

Vitali Mechinsky, astroklubi "hν" kosmonautika sektsiooni kuraator.

Saidi uudised:

• 01.09.2013: 2. lõiku oluliselt uuendatud "Satelliitide fotomeetria lennu ajal" Lk II §1 - ​​lisatud on teave kahe satelliidi jälgede fotomeetria meetodi kohta (fotomeetrilise rajaprofiili meetod ja isofootfotomeetria meetod).
• 09.01.2013: Uuendati II alapunkti §1 - ​​lisati teave programmiga "Highecl" töötamise kohta, et arvutada välja GSS-ist tõenäolised haiguspuhangud.
• 30.01.2013: uuendatud "3. peatükk"-- lisatud teave programmiga "MagVision" töötamise kohta, et arvutada läbitungivuse langus Päikese ja Kuu valgustusest.
• 22.01.2013: Uuendatud 2. peatükk. Lisatud animatsioon satelliitidest, mis liiguvad üle taeva ühe minutiga.
• 19.01.2013: alajaotist uuendatud "Satelliitide visuaalsed vaatlused" punkt 1 "Satelliidi orbiitide määramine" 5. peatüki §1. Lisatud teave elektroonika ja optika kütteseadmete kohta, mis kaitsevad kaste, külma ja liigse jahutamise eest.
• 19.01.2013: lisatud "3. peatükk" teave läbitungivuse vähenemise kohta Kuu ja hämaruse valguses.
• 01.09.2013: alampunkt lisatud "Sähvatused lidari satelliidilt CALIPSO" alapunkt “Välkude pildistamine”, punkt II “Satelliitide fotomeetria” 5. peatüki §1. Kirjeldatud on informatsioon satelliidi “CALIPSO” laserlidarilt välkude vaatlemise iseärasuste ja nendeks valmistumise protsessi kohta.
• 05.11.2012: Uuendatud on 5. peatüki §2 sissejuhatav osa Lisatud on teave satelliitide raadiovaatluste jaoks vajalike minimaalsete seadmete kohta ja LED-signaali taseme indikaatori skeem, mida kasutatakse satelliitide raadiovaatluste jaoks. on ette nähtud diktofoni ohutu sisendi helisignaali tase.
• 04.11.2012: alapunkti uuendatud "Satelliitide visuaalsed vaatlused" punkt 1 "Satelliidi orbiitide määramine" 5. peatüki §1. Lisatud on teave Brno täheatlase kohta, samuti vaatlustel kasutatavate elektroonikaseadmete LCD-ekraanidel oleva punase filmi kohta.
• 14.04.2012: 5. peatüki alapunkti "Satelliitide foto/video pildistamine" punkti 1 "Satelliidi orbiitide määramine" §1 uuendatud alapunkt. Lisatud info satelliitide tuvastamise programmiga "SatIR" töötamise kohta. laia vaateväljaga fotodel, samuti nende satelliidiradade koordinaatide otste määramine.
• 13.04.2012: alajaotist uuendatud "Satelliitide astromeetria vastuvõetud piltidel: fotod ja videod" alajaotise "Satelliitide foto/video jäädvustamine" punkt 1 "Satelliidi orbiitide määramine" 5. peatüki §1. Lisatud teave programmiga "AstroTortilla" töötamise kohta, et määrata piirkonna piltide vaatevälja keskpunkti koordinaadid. tähistaevast.
• 20.03.2012: Uuendatud on 2. peatüki alapunkti 2 „Satelliidi orbiitide klassifitseerimine poolsuurtelje järgi“ §1. Lisatud on teave GSS-i triivi ja orbitaalhäirete suuruse kohta.
• 03.02.2012: alampunkt lisatud "Rakettide startide vaatlemine ja filmimine eemalt" 5. peatüki lõik “Satelliitide foto-/videopildistamine”, lõik I “Satelliidi orbiitide määramine” §1. Kirjeldatakse teavet kanderakettide lennu jälgimise tunnuste kohta stardifaasis.
• "Astromeetria teisendamine IOD-vormingusse" alajaotis "Satelliitide foto/video jäädvustamine" lõik I "Satelliidi orbiitide määramine" 5. peatüki §1. Lisatud on kirjeldus tööst programmiga "ObsEntry for Window" satelliidi astromeetria IOD-vormingusse teisendamiseks - "OBSENTRY" analoogiks. programmi, vaid operatsioonisüsteemi Windows jaoks.
• 25.02.2012: alapunkti uuendatud "Päikese sünkroonsed orbiidid" punkt 1 "Satelliidi orbiitide klassifitseerimine kalde järgi" 2. peatüki §1. Lisatud teave päikese-sünkroonse satelliidi orbiidi kaldeväärtuse i ss arvutamise kohta sõltuvalt orbiidi ekstsentrilisusest ja poolsuurteljelt.
• 09.21.2011: Uuendatud on alapunkt 2 “Satelliitide fotomeetria lennu ajal”, 5. peatüki punkt II “Satelliitide fotomeetria” §1. Lisatud on info sünoodilise efekti kohta, mis moonutab satelliitide pöörlemisperioodi määramist. .
• 09.14.2011: alapunkti uuendatud "Satelliidi orbiidi orbiidi (Kepleri) elementide arvutamine astromeetriliste andmete põhjal. Üks möödalend" 5. peatüki punkti I "Satelliidi orbiitide määramine" §1 alapunkt "Satelliitide foto/video tegemine". Lisatud on teave programmi "SatID" kohta, mis võimaldab tuvastada satelliidi (kasutades vastuvõetud TLE-d) kolmanda osapoole satelliitide hulgast. TLE andmebaas ja ka meetod satelliidi tuvastamiseks programmis "Heavensat", mis põhineb juhttähe lähedalt vaadeldud möödalennul.
• 09.12.2011: I lõigu "Satelliidi orbiitide määramine" alapunkti "Satelliitide foto-/videopildistamine" uuendatud alampunkt "Satelliidi orbiidi orbiidi (Kepleri) elementide arvutamine astromeetriliste andmete põhjal. Mitu lendu" 5. peatüki §1. Lisatud info TLE ümberarvutusprogrammi -elementide kohta vajalikuks kuupäevaks.
• 12.09.2011: alampunkt lisatud "Teisliku satelliidi sisenemine Maa atmosfääri" alajaotises “Satelliitide foto/video jäädvustamine” punkt I “Satelliidi orbiitide määramine” 5. peatüki §1. Teave programmiga “SatEvo” töötamise kohta satelliitide Maa atmosfääri tihedatesse kihtidesse sisenemise kuupäeva ennustamiseks on kirjeldatud.
• "Sähvatused geostatsionaarsetelt satelliitidelt" alapunkt “Välkude pildistamine”, lk II “Satelliitide fotomeetria” ptk 5 §1. Lisatud on info GSS-sähvatuste nähtavuse perioodi kohta.
• 08.09.2011: alapunkti uuendatud "Satelliidi heleduse muutus selle lennu ajal" 5. peatüki 2. lõik "Satelliitide fotomeetria lennu ajal" punkt II "Satelliitide fotomeetria" §1. Lisatud teave faasifunktsiooni vormi kohta mitmete peegeldavate pindade näidete puhul.
• 5. peatüki lõik 1 "Satelliidi tehisrakettide vaatlemine" punkt II "Satelliidifotomeetria" §1. Lisatud info ajaskaala ebaühtluse kohta piki satelliidi raja kujutist fotodetektori maatriksil.
• 09.07.2011: alapunkti uuendatud "Satelliitide fotomeetria lennu ajal" lk II "Satelliidide fotomeetria" 5. peatüki §1. Lisatud näide satelliidi "NanoSail-D" (SCN:37361) komplekssest valguskõverast ja selle pöörlemise modelleerimisest.
• "Madala orbiidiga satelliitide välgud" lõik 1 "Satelliidi tehisrakettide vaatlemine" punkt II "Satelliidifotomeetria" 5. peatüki §1. Lisatud on LEO satelliidi "METEOR 1-29" raketi foto ja fotomeetriline profiil.
• 09.06.2011: alapunkti uuendatud "Geostatsionaarsed ja geosünkroonsed satelliidiorbiidid" 2. peatüki §1. Lisatud info geostatsionaarsete satelliitide klassifikatsiooni kohta, info GSS trajektooride kuju kohta.
• 09.06.2011: alapunkti uuendatud "Satelliitide läbipääsu pildistamine: seadmed pildistamiseks. Optilised elemendid" 5. peatüki alapunkt “Satelliitide foto-/videovõte”, lõik I “Satelliidi orbiitide määramine” §1. Lisatud on lingid kodumaiste objektiivide ülevaadetele satelliitide pildistamisel.
• 09.06.2011: alapunkti uuendatud "Faasi nurk" II jaotis "Satelliidifotomeetria" §1 5. peatükk. Lisatud satelliidi faasimuutuste animatsioon sõltuvalt faasinurgast.
• 13.07.2011: Kõik saidi peatükid ja jaotised on lõpetatud.
• 07/09/2011: Lõigu II sissejuhatava osa kirjutamine "Satelliidifotomeetria"§1 5. peatükk.
• 07.05.2011: Lõpetanud §2 sissejuhatava osa kirjutamise "Satelliitide raadiovaatlused" 5. peatükk.
• 07/04/2011: alapunkti uuendatud "Vaatluste töötlemine" lk I "Satelliidi telemeetria vastuvõtt" 5. peatüki §2.
• 04.07.2011: kirjutamine valmis II jaotis "Pilvepiltide hankimine"§2 5. peatükk.
• 02.07.2011: kirjutamine valmis I jaotis "Satelliidi telemeetria vastuvõtt"§2 5. peatükk.
• 01.07.2011: Lõpetanud lõigu kirjutamise "Satelliitide pildistamine/video tegemine" klausel I §1 5. peatükk.
• 25.06.2011: kirjutamine valmis Rakendused.
• 25.06.2011: 5. peatüki sissejuhatava osa kirjutamine: "Mida ja kuidas jälgida?"
• 25.06.2011: Lõpetanud §1 sissejuhatava osa kirjutamise "Optilised vaatlused" 5. peatükk.
• 25.06.2011: Lõigu I sissejuhatava osa kirjutamine "Satelliidi orbiitide määramine"§1 5. peatükk.
• 25.06.2011: 4. peatüki kirjutamine on valmis: "Ajast".
• 25.01.2011: 2. peatüki kirjutamine: "Missugused orbiidid ja satelliidid seal on?".
• 01/07/2011: 3. peatüki kirjutamine on lõpetatud: "Vaatlusteks valmistumine".
• 01/07/2011: 1. peatüki kirjutamine on lõpetatud: "Kuidas satelliidid liiguvad?"

Tehismaa satelliidid (AES) on Maa orbiidile saadetud kosmoseaparaadid. Satelliidi orbiidid on erinevad:

- kuju: ümmargune ja elliptiline;

- kalle ekvaatoritasapinna suhtes(Joonis 2.38): 1 - ekvatoriaalne (kaldenurk ekvaatoritasandi suhtes on null), 2 - polaarne (kaldenurk on 90"), 3, 4 - kaldus;

- pöörlemissuund: 3 - sirgjooned (suund langeb kokku Maa pöörlemisega), 4 - vastupidine (vastupidine Maa pöörlemisele);

- kõrgus Maa pinnast: madalorbitaalne (perigee kõrgusega 200–400 km), kõrge orbitaalne (perigee kõrgusega üle 1000 km), geostatsionaarne (ringikujulise orbiidi raadiusega umbes 42 160 km ja kaugusega Maa pinnast 35 880 km).

Riis. 1.1. Maa tehissatelliitide orbiidid:

1 - ekvatoriaalne; 2 - polaarne; 3 - kaldus (sirge); 4 - kaldus (tagurpidi)

Geostatsionaarsetel satelliitidel on ekvatoriaalne otseorbiit, mis võimaldab neil pidevalt olla Maa ekvaatori teatud punkti kohal.

Satelliitide liikumist käsitletakse Maa gravitatsiooniväljas. Satelliitide liikumist ja nende orbiiti mõjutavad mitmed häirivad tegurid:

Maa gravitatsioonivälja mittetsentraalsus (mittesfäärilisus);

Kuu, Päikese ja teiste taevakehade gravitatsiooniväljad;

Maa atmosfääri tekitatud aerodünaamilised jõud (eriti madala orbiidiga satelliitide puhul).

Kuu ja planeetidevaheliste kosmoselaevade orbiidid

Kosmoselaeva lend Kuule ja teistele Päikesesüsteemi planeetidele nõuab kosmoselaeva liikumise arvestamist kahe või enama atraktiivse keskuse ruumis. Selliseks lennuks tuleb kosmoselaevale tagada kiirus, mis ületab teist kosmosekiirust. Seetõttu muutub trajektoor teatud piirkonnas hüperboolseks, fookusega Maa (või vastava mööduva planeedi) keskpunktis.

Kosmoselaeva trajektoor Kuu või planeedi suunas koosneb tavaliselt mitmest lõigust (olenevalt ülesandest: maandumine, mööda- või möödalend):

Kosmoselaeva ja ülemise astme süstimine Maa satelliidi vahepealsele orbiidile;

Kosmoselaeva kiirendamine ülemise astme abil kiiruseni, mis on piisav Kuule või vastavale planeedile lendamiseks;

Kosmoselaeva liikumine Kuu või sihtplaneedi läheduses koos maandumisega või üleminekuga tehissatelliidi orbiidile või möödalendu maapinnast teatud kaugusel. Viimasel juhul moodustub uus trajektoor järgmisele planeedile lennuks või kosmoselaeva Maale naasmiseks.

Maal, nagu igal kosmilisel kehal, on oma gravitatsiooniväli ja lähedal asuvad orbiidid, millel võivad paikneda erineva suurusega kehad ja objektid. Enamasti viitavad nad Kuule ja rahvusvahelisele kosmosejaamale. Esimene kõnnib oma orbiidil ja ISS - madalal Maa-lähedasel orbiidil. On mitmeid orbiite, mis erinevad Maast kauguse, planeedi suhtes suhtelise asukoha ja pöörlemissuuna poolest.

Maa tehissatelliitide orbiidid

Tänapäeval on lähimas Maa-lähedases ruumis palju objekte, mis on inimtegevuse tulemus. Põhimõtteliselt on tegemist tehissatelliitidega, mida kasutatakse side pakkumiseks, kuid seal on ka palju kosmoseprahti. Üks kuulsamaid Maa tehissatelliite on rahvusvaheline kosmosejaam.

Satelliidid liiguvad kolmel põhiorbiidil: ekvatoriaalne (geostatsionaarne), polaarne ja kaldu. Esimene asub täielikult ekvatoriaalringi tasapinnal, teine ​​on sellega rangelt risti ja kolmas asub nende vahel.

Geosünkroonne orbiit

Selle trajektoori nimetus tuleneb asjaolust, et mööda seda liikuva keha kiirus on võrdne Maa pöörlemisperioodiga. Geostatsionaarne orbiit on geosünkroonse orbiidi erijuhtum, mis asub Maa ekvaatoriga samal tasapinnal.

Kui kalle ei ole võrdne nulliga ja ekstsentrilisusega null, kirjeldab satelliit Maalt vaadeldes päeva jooksul taevas kaheksat.

Esimene geosünkroonse orbiidi satelliit on Ameerika Syncom-2, mis saadeti sinna 1963. aastal. Tänapäeval paigutatakse satelliidid mõnel juhul geosünkroonsele orbiidile, kuna kanderakett ei suuda neid geosünkroonsele orbiidile paigutada.

Geostatsionaarne orbiit

Sellel trajektooril on see nimi põhjusel, et hoolimata pidevast liikumisest jääb sellel asuv objekt maapinna suhtes staatiliseks. Kohta, kus objekt asub, nimetatakse seisupunktiks.

Sellisele orbiidile paigutatud satelliite kasutatakse sageli satelliittelevisiooni edastamiseks, sest staatiline olemus võimaldab antenni sellele ühe korra suunata ja pikka aega ühenduses püsida.

Geostatsionaarsel orbiidil olevate satelliitide kõrgus merepinnast on 35 786 kilomeetrit. Kuna need kõik asuvad otse ekvaatori kohal, on asukoha tähistamiseks nimetatud ainult meridiaan, näiteks 180,0˚E Intelsat 18 või 172,0˚E Eutelsat 172A.

Orbiidi orienteeruv raadius on ~42 164 km, pikkus ca 265 000 km ja orbiidi kiirus ligikaudu 3,07 km/s.

Kõrge elliptiline orbiit

Kõrge elliptiline orbiit on trajektoor, mille kõrgus perigees on mitu korda väiksem kui apogees. Satelliitide viimisel sellistele orbiitidele on mitmeid olulisi eeliseid. Näiteks võib ühest sellisest süsteemist piisata kogu Venemaa või vastavalt võrdse kogupindalaga riikide rühma teenindamiseks. Lisaks on VEO-süsteemid kõrgetel laiuskraadidel võimekamad kui geostatsionaarsed satelliidid. Ja satelliidi viimine kõrgele elliptilisele orbiidile maksab umbes 1,8 korda vähem.

Suured näited VEO-s töötavatest süsteemidest:

• NASA ja ESA käivitatud kosmoseobservatooriumid.
• Sirius XM raadio satelliitraadio.
• Satelliitside Meridian, -Z ja -ZK, Molnija-1T.
• GPS-satelliitide korrektsioonisüsteem.

Madal Maa orbiit

See on üks madalamaid orbiite, mille kõrgus võib olenevalt erinevatest asjaoludest olla 160-2000 km ja tiirlemisperiood vastavalt 88-127 minutit. Ainus kord, kui mehitatud kosmoselaevad said LEO-st jagu, oli Apollo programm Ameerika astronautide Kuule maandumisega.

Enamik praegu kasutatavatest või kunagi kasutatud tehissatelliitidest töötas Maa madalal orbiidil. Samal põhjusel asub praegu selles tsoonis suurem osa kosmoseprahist. LEO-s asuvate satelliitide optimaalne orbiidi kiirus on keskmiselt 7,8 km/s.

Näited LEO tehissatelliitidest:

• Rahvusvaheline kosmosejaam (400 km).
• Mitmesuguste süsteemide ja võrkude telekommunikatsioonisatelliidid.
• Luuresõidukid ja sondsatelliidid.

Kosmoseprügi rohkus orbiidil on kogu kosmosetööstuse peamine tänapäevane probleem. Tänaseks on olukord selline, et LEO erinevate objektide kokkupõrgete tõenäosus kasvab. Ja see omakorda toob kaasa hävingu ja veelgi rohkemate kildude ja osade moodustumise orbiidil. Pessimistlikud prognoosid viitavad sellele, et käivitatud doominoprintsiip võib inimkonna täielikult ilma jätta võimalusest kosmost uurida.

Madal võrdlusorbiit

Madalat referentsi nimetatakse tavaliselt seadme orbiidiks, mis näeb ette kalde, kõrguse või muude oluliste muutuste muutmise. Kui seadmel pole mootorit ja see ei soorita manöövreid, nimetatakse selle orbiiti madalaks Maa orbiidiks.

Huvitav on see, et Venemaa ja Ameerika ballistikud arvutavad selle kõrgust erinevalt, sest esimesed põhinevad Maa elliptilisel mudelil ja teised sfäärilisel mudelil. Seetõttu ei erine mitte ainult kõrgus, vaid ka perigee ja apogee asend.

Enamik kosmoselende sooritatakse mitte ringikujulistel orbiitidel, vaid elliptilistel orbiitidel, mille kõrgus varieerub sõltuvalt asukohast Maa kohal. Niinimetatud "madala referentsi" orbiidi kõrgus merepinnast, millelt enamik kosmoselaevu "tõrjub", on umbes 200 kilomeetrit merepinnast. Kui täpne olla, siis sellise orbiidi perigee on 193 kilomeetrit ja apogee 220 kilomeetrit. Võrdlusorbiidil on aga pool sajandit kestnud kosmoseuuringutest maha jäänud suur hulk prahti, mistõttu liiguvad tänapäevased kosmoseaparaadid mootorit sisse lülitades kõrgemale orbiidile. Näiteks rahvusvaheline kosmosejaam ( ISS) 2017. aastal pöörles umbes kõrgusel 417 kilomeetrit, st kaks korda kõrgem kui võrdlusorbiit.

Enamiku kosmoselaevade orbitaalkõrgus sõltub laeva massist, stardikohast ja mootorite võimsusest. Astronautide jaoks on see 150-500 kilomeetrit. Näiteks, Juri Gagarin lendas perigee orbiidil 175 km ja apogee 320 km kaugusel. Teine Nõukogude kosmonaut German Titov lendas orbiidil, mille perigee oli 183 km ja apogee 244 km. Ameerika süstikud lendasid orbiidil kõrgus 400 kuni 500 kilomeetrit. Kõik kaasaegsed kosmoselaevad, mis viivad inimesi ja lasti ISS-ile, on ligikaudu sama kõrgusega.

Erinevalt mehitatud kosmoselaevadest, mis peavad astronaudid Maale tagasi saatma, lendavad tehissatelliidid palju kõrgematel orbiitidel. Geostatsionaarsel orbiidil tiirleva satelliidi orbiidi kõrgust saab arvutada Maa massi ja läbimõõdu andmete põhjal. Lihtsate füüsikaliste arvutuste tulemusena saame selle teada geostatsionaarse orbiidi kõrgus, see tähendab, et satelliit "ripub" maapinna ühe punkti kohal, on võrdne 35 786 kilomeetrit. See on Maast väga suurel kaugusel, seega võib signaalivahetuse aeg sellise satelliidiga ulatuda 0,5 sekundini, mistõttu see ei sobi näiteks võrgumängude teenindamiseks.

Täna on 15. jaanuar 2020. Kas sa tead, mis püha täna on?