Orbite în jurul pământului. „fotometria satelitului” a orbitei circulare a satelitului

a B C)

Orez. 4. a - cazul general al unei orbite satelit cu o înclinare de 0°< "i" < 90°., б)- экваториальная орбит, в) - полярная орбита

Orbitele care trec peste polii nord și sud ai Pământului și situate perpendicular pe ecuator se numesc polar ( polar ) . Nava spațială polară ( i=90°), subpolar (i~90°)) poate fi observată oriunde pe suprafața pământului. Datorită rotației Pământului, proiecția traiectoriei navei spațiale pol pe suprafața planetei se deplasează spre vest cu fiecare nouă revoluție. Pe această orbită funcționează o rețea de telefonie prin satelit, cu o înclinare de 86,4 grade și o altitudine de 780 km.

Din cauza perturbațiilor gravitaționale de la alte planete, a presiunii radiației solare, a formei nesferice a Pământului, a câmpului magnetic și a atmosferei sale, orbitele sateliților se schimbă semnificativ în timp. Prin urmare, în timpul funcționării satelitului, măsurătorile traiectoriei sunt efectuate în mod regulat și, dacă este necesar, orbita acestuia este corectată.

Înălțimea orbitei este distanța de la satelit la suprafața Pământului. Înălțimea orbitei afectează semnificativ rezultatele teledetecției. Caracteristicile imaginii, cum ar fi banda și rezoluția spațială, depind de aceasta. Cu cât satelitul este mai sus deasupra suprafeței Pământului, cu atât mai mare este potențialul și rezoluția spațială mai mică.

În funcție de altitudinile de zbor, navele spațiale sunt împărțite până la 500 km, de la 500 la 2000 km, de la 36000 la 40000 km. La altitudini de până la 500 km - sunt lansate orbite apropiate de Pământ, nave spațiale, stații orbitale și alte nave spațiale, oferind posibilitatea filmării detaliate într-un timp relativ scurt. Până la 2000 km de Pământ - orbitele sateliților artificiali Pământului lansează sateliți meteorologici, geodezici, astronomici și alți sateliți.

La altitudini mari de la 36.000 la 40.000 km - orbite de sateliți geostaționari destinate în scopuri de comunicație, pentru urmărirea suprafeței pământului și a formațiunilor de nori.

Zborurile cu echipaj uman nu se fac mai mult de 600 km, deoarece centurile de radiații care înconjoară planeta noastră pun în pericol viața astronauților. Intensitatea maximă a iradierii este atinsă la o altitudine de aproximativ 3000 km.

Cele mai înalte orbite apropiate de Pământ, circumsolare, se află la o altitudine de 1,5 milioane km.

Sistemele guvernamentale și comerciale de comunicații prin satelit sunt pe orbită joasă. Pentru sateliții de recunoaștere militară, altitudinea este de aproximativ 150 km (orbita joasă), rezoluția sondajului este de 10-30 cm. Sateliții cu altitudini de la 2000 km la 35786 km sunt de obicei considerați sateliți pe orbită medie (Fig. 5).

Orez. 5. Sateliți cu orbită joasă (a) și sateliți cu orbită medie (b).

Pentru un sistem global de comunicații pe orbite geostaționare sunt suficienți trei sateliți, pe orbite de altitudine medie (5000-15.000 km) sunt necesare 8 până la 12 nave spațiale și mai mult de 50 de sateliți pentru altitudini de 500-2000 km.

Dacă înclinaţia "eu" orbita este zero, atunci astfel de orbite sunt geostaționare (Fig. 6, a), nu este egală cu zero, atunci astfel de sateliți sunt numiți geosincroni (poziție față de Pământ orez. 6b), orbitele sincrone cu soare (heliosincrone) au o orientare constantă față de Soare.

Valoarea orbitelor sincrone cu soarele constă în faptul că, deplasându-se de-a lungul ei, sateliții zboară peste obiecte terestre întotdeauna la aceeași oră a zilei, ceea ce este important pentru fotografia spațială.

Orez. 6. Sateliți geostaționari (a) și geosincroni (b).

Datorită apropierii lor de orbitele polare, ei pot monitoriza întreaga suprafață a Pământului, ceea ce este important pentru sateliții meteorologici, de cartografiere și de recunoaștere, care sunt numiți sateliți de teledetecție a Pământului.

Sateliții de teledetecție civili ai Pământului funcționează de obicei la altitudini de 500-600 km, cu o rezoluție de sondaj de 1 m.

În monitorizarea meteorologică globală, sateliții sunt plasați de obicei pe o orbită geostaționară sau sincronă înaltă cu soarele, iar în monitorizarea meteorologică regională, pe o orbită la altitudine relativ scăzută (500-1000 km) cu o înclinare care permite supravegherea regulată a zonei selectate.

Astfel, de pe o orbită geostaționară, este posibilă supravegherea unei părți semnificative a suprafeței pământului; aceasta este „locuită” nu numai de dispozitive de comunicație și sateliți meteorologici, ci și de sisteme de avertizare a atacurilor cu rachete. Conform Convenției internaționale ONU privind utilizarea pașnică a spațiului cosmic și cerințelor Comitetului internațional de frecvență radio, pentru a evita interferențele radio, distanța unghiulară dintre sateliții geostaționari nu trebuie să fie mai mică de 0,5 °. Teoretic, numărul de sateliți aflați la o distanță sigură pe orbite geostaționare nu ar trebui să fie mai mare de 720 de bucăți. În ultimul deceniu, această distanță între GSS-uri nu a fost menținută.

Parametrii de orbită pentru sistemele de navigație prin satelit:

GLONASS - 19.100 km cu o înclinare de aproximativ 64 de grade (Fig. 7);

Orez. 7 constelația GLONASS

GPS (SUA), Galileo (Europa), Beidou (China) - constelațiile de sateliți sunt situate pe orbite circulare la o înălțime de 20.000-23.500 km cu o înclinare de 55-56 de grade.

Fig.8. Constelație GPS

Un satelit care se mișcă în atmosfera terestră suferă o rezistență aerodinamică, care depinde de densitatea atmosferei la altitudinea de zbor, viteza satelitului, aria secțiunii transversale și masa acestuia. Perturbarea orbitei datorată frânării aerodinamice conține componente regulate și neregulate. Efectul diurn duce la perturbări regulate (noaptea, adică în conul de umbră a pământului, densitatea atmosferei la o înălțime dată este mai mică decât în ​​timpul zilei). Mișcarea maselor de aer, influența fluxurilor de particule încărcate ejectate de soare, duc la perturbări neregulate. Pentru sateliții de științe naturale, rezistența atmosferică joacă un rol semnificativ doar pe orbitele joase; la o înălțime de perigeu mai mare de 500-600 km, accelerația perturbatoare din distribuția neuniformă a maselor depășește cu două ordine de mărime sau mai mult accelerația de la decelerație în atmosferă.

La o înălțime de perigeu de la 500-600 la câteva mii de kilometri, la principalul factor perturbator (în loc de rezistența atmosferică) se adaugă presiunea luminii solare. Influența acestei presiuni se manifestă prin perturbări periodice mici suplimentare ale elementelor orbitale. Dacă satelitul se mișcă în așa fel încât să cadă în mod regulat în conul umbrei pământului, atunci există și mici schimbări constante ale elementelor. Dar accelerația datorată presiunii ușoare este cu câteva ordine de mărime mai mică decât accelerația perturbatoare datorată factorului principal. Influența atracției Lunii și a Soarelui este și mai slabă

Forma Pământului este un geoid, a cărui rază polară este R P = 6356,8 km, iar raza ecuatorială este R E = 6378,2 km, adică. raza ecuatorială este mai mare decât cea polară cu 21,4 km. Datorită nesfericității Pământului, planul orbitei se rotește încet în jurul axei Pământului în direcția opusă rotației satelitului. (Fig. 9).

Orez. 9. Precesiunea orbitei satelitului

Acest proces se numește precesie absolută. Datorită precesiei, orbita satelitului se poate deplasa cu o viteză unghiulară de până la 9°/zi, iar datorită rotației orbitei eliptice, până la 15°/zi. Mărimea precesiunii absolute, în funcție de înclinația orbitei, altitudinea zborului, raza Pământului pe zi, este [Novakovskii]

Precesia solară are loc datorită faptului că într-o zi siderale, egală cu 23 h 53 m, Pământul se rotește în jurul axei sale cu 360 ° + 0,9856 °.

Viteza navelor spațiale.

Pentru un satelit artificial al Pământului care se deplasează aproape de suprafața Pământului, de ex. când înălțimea punctului orbitei H=0 și orice distanță r din centrul pământului, egală cu raza medie a pământului, r o = 6371 km, viteza circulară va fi egală cu 7,91 km/s.

Datorită influenței rezistenței atmosferice asupra mișcării navei spațiale, o orbită circulară în apropierea Pământului nu este fezabilă.

Viteza navei spațiale la o altitudine de 200 km deasupra Pământului, egală cu 7,79 km/s, adică viteza minimă a unui aparat care se deplasează orizontal deasupra suprafeței planetei pe o orbită circulară și necesară pentru a-l pune pe o orbită geocentrică se numește prima viteză cosmică (viteză circulară). Această viteză este luată pentru a calcula intervalul de fotografiere la efectuarea sondajelor spațiale, pentru a determina deplasarea geometrică a imaginii etc.

A doua viteză cosmică (viteză parabolică, viteza de eliberare, viteza de evadare) - viteza minimă care trebuie acordată unei nave spațiale, a cărei masă este neglijabilă în comparație cu masa unui corp ceresc (de exemplu, o planetă), pentru a depăși atracție gravitațională a acestui corp ceresc și lasă o orbită închisă în jurul lui.

A doua viteză cosmică este diferită pentru fiecare corp ceresc (pentru fiecare planetă) și este caracteristica acesteia. Pentru Pământ, a doua viteză de evacuare este de 11,2 km/s. Un corp care are o asemenea viteză în apropierea Pământului părăsește vecinătatea Pământului și devine un satelit al Soarelui. Pentru Soare, a doua viteză cosmică este de 617,7 km/s.

Viteza minimă care trebuie acordată unui corp situat în apropierea suprafeței Pământului pentru a depăși atracția gravitațională a Pământului și a Soarelui și a părăsi sistemul solar se numește a treia viteză cosmică.

Viteza minimă necesară a corpului, care permite depășirea atracției galaxiei într-un punct dat, se numește a patra viteză cosmică.

2007

Ideea principală

Acest site este dedicat supravegherii sateliți artificiali de pământ(Mai departe satelit ). De la începutul erei spațiale (4 octombrie 1957, a fost lansat primul satelit, Sputnik-1), omenirea a creat un număr imens de sateliți care înconjoară Pământul pe diferite orbite. Până în prezent, numărul acestor obiecte create de om depășește zeci de mii. Practic, acesta este „deșeuri spațiale” - fragmente de sateliți, etape de rachete uzate etc. Doar o mică parte dintre ei sunt sateliți activi.
Printre aceștia se numără sateliții de cercetare, meteorologici și de comunicații și telecomunicații și sateliții militari. Spațiul din jurul Pământului este „locuit” de ei de la altitudini de 200-300 km și până la 40.000 km. Doar o parte dintre ele este disponibilă pentru observare folosind optice ieftine (binoclu, ochelari, telescoape de amatori).

Prin crearea acestui site, autorii și-au stabilit obiectivul - să colecteze împreună informații despre metodele de observare și fotografiere a sateliților, să arate cum să calculeze condițiile pentru zborul lor pe o anumită zonă, să descrie aspectele practice ale problemei de observare și filmare. Site-ul prezintă în principal materialul autorului obținut în timpul observațiilor de către participanții la secțiunea „Cosmonautică” a clubului astronomic „hν” de la Planetariul Minsk (Minsk, Belarus).

Și totuși, răspunzând la întrebarea principală - „De ce?”, trebuie să spunem următoarele. Printre tot felul de hobby-uri pe care o persoană le place, se numără astronomia și astronautica. Mii de iubitori de astronomie observă planete, nebuloase, galaxii, stele variabile, meteori și alte obiecte astronomice, le fotografiază, țin conferințe și „master class”. Pentru ce? Este doar un hobby, unul dintre multele. O modalitate de a scăpa de problemele cotidiene. Chiar și atunci când amatorii fac lucrări de valoare științifică, ei rămân amatori care o fac din propria lor plăcere. Astronomia și astronautica sunt hobby-uri foarte „tehnologice” în care îți poți aplica cunoștințele de optică, electronică, fizică și alte discipline de științe naturale. Și nu poți aplica - și doar bucură-te de contemplare. Cu sateliții, lucrurile sunt similare. Este deosebit de interesant să urmăriți acești sateliți, informații despre care nu sunt distribuite în surse deschise - aceștia sunt sateliți de informații militare din diferite țări. În orice caz, observarea prin satelit este vânătoare. De multe ori putem specifica în prealabil unde și când va apărea satelitul, dar nu întotdeauna. Și cum se va „purta” el însuși este și mai greu de prezis.

Metodele descrise au fost create pe baza observațiilor și cercetărilor, la care au participat membri ai clubului de astronomie „hν” al Planetariului Minsk (Belarus):

• Bozbey Maxim.
• Dryomin Gennady.
• Kenko Zoya.
• Mechinsky Vitali.

De mare ajutor au oferit și membrii clubului de astronomie „hν”. Lebedeva Tatiana, Povalişev VladimirȘi Tkacenko Alexey. Multumiri speciale Alexander Lapshin(Rusia), profi-s (Ucraina), Daniil Shestakov (Rusia) și Anatoly Grigoriev (Rusia) pentru ajutorul acordat în crearea articolului II §1 „Fotometria AES”, Capitolul 2 și Capitolul 5 și Elena (Tau, Rusia) de asemenea pentru consultarea si redactarea mai multor programe de calcul. De asemenea, autorii mulțumesc Mihail Abgaryan (Belarus), Iuri Goryachko (Belarus), Anatoli Grigoriev (Rusia), Leonid Yelenin (Rusia), Victor Zhuk (Belarus), Igor Molotov (Rusia), Konstantin Morozov (Belarus), Serghei Crybaby (Ucraina), Ivan Prokopiuk (Bielorusia) pentru furnizarea de ilustrații pentru unele secțiuni ale site-ului.

O parte din materiale a fost primită în cursul îndeplinirii comenzii UE „Sisteme de geoinformații” a Academiei Naționale de Științe din Belarus. Trimiterea materialelor se realizează pe o bază necomercială pentru a populariza programul spațial belarus în rândul copiilor și tinerilor.

Vitaly Mechinsky, curatorul secției „Cosmonautică” a astroclubului „hν”.

Stiri site:

• 09.01.2013: Subparagraful 2 actualizat semnificativ „Fotometria unui satelit de-a lungul intervalului” Secțiunea II §1 -- a adăugat informații despre două metode de fotometrie a pistelor satelitare (metoda profilului fotometric al pistei și metoda fotometriei izofote).
• 09/01/2013: Subparagraf actualizat al paragrafului II §1 - ​​​​a adăugat informații despre lucrul cu programul „Highecl” pentru calcularea erupțiilor probabile din GSS.
• 30.01.2013: Actualizat "Capitolul 3"-- S-au adăugat informații despre lucrul cu programul „MagVision” pentru calcularea scăderii penetrării de la iluminarea de la Soare și Lună.
• 22.01.2013: Capitolul 2 actualizat. S-a adăugat o animație a mișcării sateliților pe cer într-un minut.
• 19.01.2013: Subparagraf actualizat „Observații vizuale ale AES” p.1 „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre dispozitivele de încălzire pentru electronice și optice pentru protejarea împotriva rouei, înghețului și răcirii excesive.
• 19.01.2013: Adăugat la "Capitolul 3" informații despre scăderea penetrării în timpul iluminării de la lună și amurg.
• 01/09/2013: A fost adăugat subpunctul „Blițuri de la satelitul lidar „CALIPSO” subparagraful „Fotografie cu blitz” p. II „Fotometrie AES” §1 din Capitolul 5. Sunt descrise informații despre caracteristicile observării erupțiilor de la satelitul laser lidar „CALIPSO” și procesul de pregătire a acestora.
• 11/05/2012: A fost actualizată partea introductivă a §2 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre echipamentul minim necesar pentru observațiile radio prin satelit și este dată o diagramă a indicatorului LED al nivelului de semnal, care este utilizată pentru a seta nivelul semnalului audio de intrare care este sigur pentru reportofon.
• 11/04/2012: Subparagraf actualizat „Observații vizuale ale AES” p.1 „Determinarea orbitelor sateliților” §1 al capitolului 5. S-au adăugat informații despre atlasul stelelor Brno, precum și despre filmul roșu de pe ecranele LCD ale dispozitivelor electronice utilizate în observații.
• 14.04.2012: A fost actualizat subpunctul „Fotografiere foto/video de sateliți” din clauza 1 „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din Capitolul 5. Informații despre lucrul cu programul „SatIR” a fost adăugat pentru a identifica sateliții în fotografii cu un câmp vizual larg, precum și pentru a determina coordonatele capetele traseelor ​​de satelit de pe aceștia.
• 13.04.2012: Subparagraf actualizat „Astrometrie AES pe imaginile primite: fotografie și video” subparagraful „Înregistrarea foto/video a sateliților artificiali” paragraful 1 „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre lucrul cu programul „AstroTortilla” pentru a determina coordonatele centrului câmpului vizual al imaginilor pieselor a cerului înstelat.
• 20.03.2012: Subparagraful 2 actualizat „Clasificarea orbitelor satelitului după semiaxa mare” §1 al Capitolului 2. S-au adăugat informații despre magnitudinea derivei GSS și a perturbațiilor de orbită.
• 03/02/2012: A fost adăugat subpunctul „Observarea și filmarea lansărilor de rachete la distanță” subparagraful „Fotografiere foto/video de sateliți” p. I „Determinarea orbitelor sateliților” §1 al capitolului 5. Sunt descrise informații despre caracteristicile de observare a zborului vehiculelor de lansare în faza de lansare.
• „Conversia astrometriei în format IOD” subparagraful „Fotografiere foto/video de sateliți” p.I „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din capitolul 5. Adăugată descrierea lucrului cu programul „ObsEntry for Window” pentru conversia astrometriei satelitului în format IOD - un analog al „OBSENTRY” program, dar pentru sistemul de operare Windows.
• 25.02.2012: Subparagraf actualizat „Orbite sincrone cu Soarele” Secțiunea 1 „Clasificarea orbitelor satelitului după înclinare” §1 din Capitolul 2. S-au adăugat informații despre calculul valorii înclinării i ss a unei orbite de satelit sincrone cu soarele în funcție de excentricitatea și semiaxa majoră a orbitei.
• 21/09/2011: Subpunctul actualizat al subpunctului 2 „Fotometria AES pe span” al articolului II „Fotometria AES” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre efectul sinodic, care distorsionează determinarea rotației satelitului perioadă.
• 14.09.2011: Subparagraf actualizat „Calculul elementelor orbitale (kepleriene) ale orbitei satelitului pe baza datelor astrometrice. Un zbor” subparagraful „Fotografiere foto/video de sateliți artificiali”, paragraful I „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre programul „SatID” pentru identificarea unui satelit (folosind TLE recepționat) printre sateliții de la un TLE terță parte. baza de date și, de asemenea, descrie o metodă de identificare a unui satelit în programul „Heavensat” pe baza pasajului văzut în apropierea stelei de referință.
• 12.09.2011: Sub-articol actualizat „Calculul elementelor orbitale (kepleriene) ale orbitei satelitului pe baza datelor astrometrice. Mai multe intervale” a sub-articolului „Fotografiere foto/video de sateliți” p. I „Determinarea orbitelor satelitului”. " §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre programul de recalculare TLE -articole la data dorită.
• 09/12/2011: Adăugat subpunctul „Intrarea sateliților în atmosfera Pământului” subparagraful „Înregistrarea foto/video a sateliților” p. I „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din Capitolul 5. Informații despre lucrul cu programul „SatEvo” pentru prezicerea datei de intrare a sateliților în straturile dense ale atmosferei Pământului sunt descris.
• „Blițuri de la sateliți geostaționari” subparagraful „Fotografie cu bliț” p. II „Fotometrie AES” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre perioada de vizibilitate a erupțiilor GSS.
• 09/08/2011: Subparagraf actualizat „Schimbarea luminozității unui satelit în timpul zborului” subparagraful 2 „Fotometria AES peste interval” secțiunea II „Fotometria AES” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre forma funcției de fază pentru mai multe exemple de suprafețe reflectorizante.
• subparagraful 1 „Observarea erupțiilor prin satelit” paragraful II „Fotometria AES” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat informații despre neuniformitatea scării de timp de-a lungul imaginii pistei satelitului pe matricea fotodetectorului.
• 09/07/2011: Subparagraf actualizat „Fotometria unui satelit de-a lungul intervalului” Secțiunea II „Fotometria AES” §1 din Capitolul 5. S-a adăugat un exemplu de curbă complexă de lumină a satelitului „NanoSail-D” (SCN:37361) și simularea rotației acestuia.
• „Blițuri de la sateliți pe orbită joasă” subparagraful 1 „Observarea erupțiilor prin satelit” paragraful II „Fotometria sateliților” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat fotografia și profilul fotometric al erupției de la satelitul LEO „METEOR 1-29”.
• 09/06/2011: Subparagraf actualizat „Orbite sateliților geostaționari și geosincroni”§1 al Capitolului 2. S-au adăugat informații despre clasificarea sateliților geostaționari, informații despre forma traiectoriilor GSS.
• 09/06/2011: Subparagraf actualizat „Fușare în zborul unui satelit: echipament pentru fotografiere. Elemente optice” subparagraful „Fotografierea foto/video a sateliților” p. I „Determinarea orbitelor sateliților” §1 din Capitolul 5. S-au adăugat legături la recenzii ale obiectivelor domestice aplicate la filmarea sateliților.
• 09/06/2011: Subparagraf actualizat „Unghiul de fază” Secțiunea II „Fotometrie AES” §1 din Capitolul 5. Adăugată animație a schimbării fazei satelitului în funcție de unghiul de fază.
• 13.07.2011: Completarea completă a tuturor capitolelor și secțiunilor site-ului.
• 07/09/2011: S-a încheiat scrierea părții introductive la paragraful II „Fotometrie AES”§1 Capitolul 5.
• 07/05/2011: S-a terminat de scris partea introductivă la §2 „Observații radio AES” Capitolul 5.
• 07/04/2011: Subparagraf actualizat „Prelucrarea observațiilor” p. I „Recepția telemetriei prin satelit” § 2 din capitolul 5.
• 07/04/2011: S-a terminat de scris p. II „Obținerea imaginilor de tulburare”§2 Capitolul 5.
• 07/02/2011: S-a terminat de scris p. I „Recepția telemetriei prin satelit”§2 Capitolul 5.
• 07/01/2011: Subparagraf de scriere completat „Fotografiere foto/video prin satelit” punctul I §1 al capitolului 5.
• 25.06.2011: S-a terminat de scris Aplicații.
• 25/06/2011: S-a terminat de scris introducerea la capitolul 5: „Ce și cum să observăm?”
• 25.06.2011: Introducere la §1 finalizată „Observații optice” Capitolul 5.
• 25.06.2011: S-a încheiat scrierea părții introductive la paragraful I „Determinarea orbitelor sateliților”§1 Capitolul 5.
• 25.06.2011: Capitolul 4 finalizat: „Cam pe vremea”.
• 25.01.2011: Capitolul 2 finalizat: „Ce orbite și sateliți sunt acolo?”.
• 01/07/2011: Capitolul 3 finalizat: „Pregătirea pentru observații”.
• 01/07/2011: Capitolul 1 finalizat: „Cum se mișcă sateliții?”

Sateliții Pământului Artificial (AES) sunt nave spațiale lansate pe orbitele Pământului. Orbitele AES diferă:

- formă: circulară și eliptică;

- înclinaţie faţă de planul ecuatorului(Fig. 2.38): 1 - ecuatorial (unghiul de înclinare față de planul ecuatorului este zero), 2 - polar (unghiul de înclinare este de 90 "), 3, 4 - înclinat;

- Directia rotatiei: 3 - linii drepte (direcția coincide cu rotația Pământului), 4 - invers (opus rotației Pământului);

- înălțimea deasupra suprafeței pământului: orbită joasă (cu o înălțime a perigeului de 200 - 400 km), orbită înaltă (cu o înălțime a perigeului mai mare de 1000 km), geostaționară (cu o rază a orbitei circulare de aproximativ 42.160 km și o distanță de suprafața Pământului de 35.880 km).

Orez. 1.1. Orbitele sateliților artificiali de pe Pământ:

1 - ecuatorială; 2 - polar; 3 - oblic (drept); 4 - înclinat (invers)

Sateliții geostaționari au o orbită ecuatorială directă, ceea ce le permite să se afle în mod constant deasupra unui anumit punct de pe ecuatorul Pământului.

Mișcarea satelitului este considerată în câmpul gravitațional al Pământului. O serie de factori perturbatori influențează mișcarea sateliților și orbita lor:

Non-centralitatea (non-sfericitatea) câmpului gravitațional al Pământului;

Câmpurile gravitaționale ale Lunii, Soarelui și ale altor corpuri cerești;

Forțele aerodinamice generate de atmosfera Pământului (în special pentru sateliții cu orbită joasă).

Orbitele navelor spațiale lunare și interplanetare

Zborul unei nave spațiale către Lună și alte planete ale sistemului solar necesită luarea în considerare a mișcării navei spațiale în spațiul a două sau mai multe centre de atracție. Pentru un astfel de zbor, nava spațială trebuie să fie informată cu privire la o viteză care depășește a doua viteză spațială. Prin urmare, traiectoria într-o anumită zonă devine apropiată de hiperbolic cu un focus în centrul Pământului (sau planeta de tranzit corespunzătoare).

Traiectoria navei spațiale către Lună sau planetă constă de obicei din mai multe secțiuni (în funcție de sarcină: aterizare, zbor sau zbor):

Lansarea navei spațiale și a etapei superioare pe orbita intermediară a satelitului Pământului;

Accelerația navei spațiale cu ajutorul unei trepte superioare la o viteză suficientă pentru un zbor către Lună sau planeta corespunzătoare;

Mișcarea unei nave spațiale în vecinătatea lunii sau a planetei de destinație cu o aterizare, fie prin transfer pe orbita unui satelit artificial, fie zburând la o anumită distanță de la suprafață. În acest din urmă caz, se formează o nouă traiectorie pentru a zbura pe următoarea planetă sau pentru a returna nava spațială pe Pământ.

Pământul, ca orice corp cosmic, are propriul său câmp gravitațional și orbite adiacente, care pot conține corpuri și obiecte de diferite dimensiuni. Cel mai adesea, ele înseamnă Luna și Stația Spațială Internațională. Primul merge pe propria sa orbită, iar ISS - pe orbită joasă a Pământului. Există mai multe orbite care diferă între ele ca distanță față de Pământ, poziția relativă față de planetă și direcția de rotație.

Orbitele sateliților pământești artificiali

Până în prezent, în cel mai apropiat spațiu din apropierea Pământului există multe obiecte care sunt rezultatul activității umane. Practic, aceștia sunt sateliți artificiali care servesc la comunicații, dar există și o mulțime de resturi spațiale. Unul dintre cei mai faimoși sateliți artificiali ai Pământului este Stația Spațială Internațională.

AES se mișcă pe trei orbite principale: ecuatorială (geostationară), polară și înclinată. Primul se află complet în planul cercului ecuatorial, al doilea este strict perpendicular pe acesta, iar al treilea este situat între ele.

orbită geosincronă

Denumirea acestei traiectorii se datorează faptului că corpul care se deplasează de-a lungul ei are o viteză egală cu perioada siderale de rotație a Pământului. O orbită geostaționară este un caz special de orbită geosincronă care se află în același plan cu ecuatorul Pământului.

Cu o înclinație care nu este egală cu zero și excentricitatea zero, satelitul, atunci când este observat de pe Pământ, descrie o cifră opt pe cer în timpul zilei.

Primul satelit pe orbită geosincronă este americanul Syncom-2, lansat în el în 1963. Astăzi, în unele cazuri, plasarea sateliților pe orbită geosincronă se datorează faptului că vehiculul de lansare nu îi poate aduce pe orbită geostaționară.

orbită geostaţionară

Această traiectorie are un astfel de nume pentru că, în ciuda mișcării constante, obiectul situat pe ea rămâne static în raport cu suprafața pământului. Locul în care se află obiectul se numește punct de ridicare.

Sateliții lansați pe o astfel de orbită sunt adesea folosiți pentru a transmite televiziunea prin satelit, deoarece statica vă permite să îndreptați antena către ea o dată și să rămâneți conectat mult timp.

Altitudinea sateliților pe orbită geostaționară este de 35.786 de kilometri. Deoarece toate sunt direct deasupra ecuatorului, doar meridianul este numit pentru a indica poziția, de exemplu, 180.0˚E Intelsat 18 sau 172.0˚E Eutelsat 172A.

Raza aproximativă a orbitei este de ~42.164 km, lungimea este de aproximativ 265.000 km, iar viteza orbitală este de aproximativ 3,07 km/s.

Orbită eliptică înaltă

O orbită eliptică înaltă este o traiectorie a cărei înălțime la perigeu este de câteva ori mai mică decât la apogeu. Punerea sateliților pe astfel de orbite are o serie de avantaje importante. De exemplu, un astfel de sistem poate fi suficient pentru a deservi întreaga Rusie sau, în consecință, un grup de state cu o suprafață totală egală. În plus, sistemele HEO la latitudini mari sunt mai funcționale decât sateliții geostaționari. Și punerea unui satelit pe o orbită eliptică înaltă este de aproximativ 1,8 ori mai ieftină.

Exemple mari de sisteme care funcționează pe HEO:

• Observatoare spațiale lansate de NASA și ESA.
• Radio prin satelit Radio Sirius XM.
• Comunicații prin satelit Meridian, -Z și -ZK, Molniya-1T.
• Sistem de corectare GPS prin satelit.

Orbită terestră joasă

Aceasta este una dintre cele mai joase orbite, care, în funcție de diverse circumstanțe, poate avea o altitudine de 160-2000 km și, respectiv, o perioadă orbitală de 88-127 de minute. Singura dată când LEO a fost depășit de nave spațiale cu echipaj, a fost programul Apollo cu aterizarea astronauților americani pe Lună.

Majoritatea sateliților pământești artificiali utilizați în prezent sau folosiți vreodată au funcționat pe orbită terestră joasă. Din același motiv, cea mai mare parte a resturilor spațiale se află acum în această zonă. Viteza orbitală optimă pentru sateliții LEO este, în medie, de 7,8 km/s.

Exemple de sateliți artificiali în LEO:

• Stația Spațială Internațională (400 km).
• Sateliți de telecomunicații ai diverselor sisteme și rețele.
• Vehicule de recunoaștere și sateliți sondă.

Abundența deșeurilor spațiale pe orbită este principala problemă modernă a întregii industrii spațiale. Astăzi situația este de așa natură încât probabilitatea de coliziune a diferitelor obiecte în LEO este în creștere. Și acest lucru, la rândul său, duce la distrugere și formarea de și mai multe fragmente și detalii pe orbită. Prognozele pesimiste spun că principiul Domino lansat poate priva complet umanitatea de oportunitatea de a explora spațiul.

Orbită de referință scăzută

Se obișnuiește să se numească orbita de referință joasă orbita dispozitivului, care prevede o modificare a înclinării, înălțimii sau alte modificări semnificative. Dacă dispozitivul nu are motor și nu efectuează manevre, orbita lui se numește orbita Pământului joasă.

Interesant este că balistica rusă și americană își calculează înălțimea diferit, deoarece prima se bazează pe un model eliptic al Pământului, iar cea din urmă pe unul sferic. Din această cauză, există o diferență nu numai în înălțime, ci și în poziția perigeului și a apogeului.

Majoritatea zborurilor spațiale sunt efectuate nu în orbite circulare, ci pe orbite eliptice, a căror înălțime variază în funcție de locația deasupra Pământului. Înălțimea așa-numitei orbite de „referință joasă”, de pe care majoritatea navelor spațiale „depart”, este de aproximativ 200 de kilometri deasupra nivelului mării. Mai exact, perigeul unei astfel de orbite este de 193 de kilometri, iar apogeul este de 220 de kilometri. Cu toate acestea, pe orbita de referință există o cantitate mare de resturi rămase de peste o jumătate de secol de explorare a spațiului, astfel încât navele spațiale moderne, pornind motoarele, se deplasează pe o orbită mai înaltă. De exemplu, Stația Spațială Internațională ( ISS) în 2017 s-a rotit la o înălțime de aproximativ 417 kilometri, adică de două ori mai mare decât orbita de referință.

Înălțimea orbitei majorității navelor spațiale depinde de masa navei spațiale, de locul său de lansare și de puterea motoarelor sale. Pentru astronauți, aceasta variază de la 150 la 500 de kilometri. De exemplu, Yuri Gagarin a zburat pe o orbită cu un perigeu de 175 km si apogeu la 320 km. Al doilea cosmonaut sovietic german Titov a zburat pe o orbită cu un perigeu de 183 km și un apogeu de 244 km. „navete” americane au zburat pe orbite înălțime de la 400 la 500 de kilometri. Aproximativ aceeași înălțime și toate navele moderne care livrează oameni și mărfuri către ISS.

Spre deosebire de navele spațiale cu echipaj, care trebuie să returneze astronauții pe Pământ, sateliții artificiali zboară pe orbite mult mai înalte. Altitudinea orbitală a unui satelit pe orbită geostaționară poate fi calculată din datele privind masa și diametrul Pământului. Ca urmare a unor calcule fizice simple, se poate constata că altitudinea orbitei geostaţionare, adică unul în care satelitul „atârnă” peste un punct de pe suprafața pământului, este egal cu 35.786 de kilometri. Aceasta este o distanță foarte mare de Pământ, astfel încât timpul de schimb de semnal cu un astfel de satelit poate ajunge la 0,5 secunde, ceea ce îl face nepotrivit, de exemplu, pentru deservirea jocurilor online.

Astăzi este 15 ianuarie 2020. Știi ce sărbătoare este astăzi?