Á hvaða hæð fljúgandi gervihnöttum, sporbraut útreikning, hraða og stefnu hreyfingu

Rétt eins og sæti í leikhúsi leyfa mismunandi útlit á framsetningu ýmissa orbits á gervihnöttum veita yfirsýn, sem hver um sig hefur eigin tilgangi sínum. Sumir virðast vera hangandi yfir punkti á yfirborðinu, veita þeir stöðugt yfirlit yfir einni hlið af the Earth, en hinn circling í kringum plánetuna okkar, einn daginn sópa yfir mörgum stöðum.

tegundir brautum

Á hvaða hæð fljúgandi gervihnöttum? Það eru 3 tegundir af jörðinni orbits: hár, miðlungs og lágt. Í mikilli lengst frá yfirborði eru yfirleitt margir veður og sumir samskipti gervihnöttum. Gervitungl sporbraut miðlungs sporbraut eru siglingar og sérstakt hannað til að fylgjast með ákveðna svæði. Flestir vísinda geimfarið, þar á meðal eftirlitskerfi fyrir yfirborð flota NASA Earth, er í litlum sporbraut.

Sama hversu mikið fljúgandi gervihnöttum veltur á hraða hreyfingu þeirra. Eins og þú nálgast jörðin þyngdarafl verður sterkari og hraðari hreyfing. Til dæmis, NASA Aqua gervitungl tekur um 99 mínútur að fljúga í kringum jörðina á um 705 km, og Veðurstofa eining, til a fjarlægur 35786 km frá yfirborðinu, myndi það þurfa 23 klst, 56 mínútur og 4 sekúndur. Í fjarlægð 384,403 km frá miðju jarðar tunglið lýkur eina byltingu í 28 daga.

loftaflfræðilegur þversögn

gervitungl hæð breyting breytir það einnig í sporbraut hraða. Hér er það þversögn. Ef gervitungl stjórnandi vill auka hraða hans, getur hann ekki bara að keyra á vél fyrir hröðun. Þetta mun auka sporbraut (og hæð), sem mun leiða til lækkunar á hraða. Þess í stað ættir þú að keyra vélina í gagnstæða átt hreyfingu gervihnött, ie. E. Til að framkvæma aðgerð sem myndi hægfara ökutæki á jörðinni. Slík aðgerð mun færa það hér sem mun auka hraða.

Features orbits

Í viðbót við hæð, leið hreyfingu gervihnött einkennist af sérvisku og halla. Í fyrsta lagi snýr að laginu eins og sporbraut. Gervihnattarásir lágt sérvisku hreyfist eftir braut nærri hringlaga. Sérvitringur sporbraut er sporöskjulaga. Fjarlægðin frá geimfar til jarðar fer eftir stöðu sinni.

Halla - hornið á sporbraut með tilliti til miðbaug. The gervitungl, sem er snúið beint yfir miðbaug, hefur núll halla. Ef geimfarið fer yfir norður og suður skautunum (landfræðilegum og segulmagnaðir ekki), halli er 90 °.

Allt saman - hæð, eccentricity og halla - ákvarða hreyfingu gervihnött og þess háttar úr sjónarmiðum sínum mun líta út eins og jörðina.

hár-Earth

Þegar gervitungl nær nákvæmlega 42.164 km frá miðju jarðar (um 36 þúsund. Km frá yfirborði), fer það svæði þar sem það mætir snúningur sporbraut reikistjörnunnar. Sem vélin hreyfist á sama hraða og jarðar, sem er. E. Þess tímabil byltingu er 24 klst, það virðist sem það helst í stað á aðeins lengdar, þó það kunni að reka frá norðri til suðurs. Þessi sérstaka hátt sporbraut er kallað kyrrstæðra.

The gervitungl færist í hringlaga sporbraut beint fyrir ofan miðbaug (sem sérvisku og halli núll) og ættingja til jarðar stendur enn. Hann er alltaf staðsett ofan á sama stað á yfirborði þess.

Geostationary sporbraut ákaflega dýrmætur fyrir veður eftirliti, eins og gervitungl lútandi veita samfellda yfirsýn yfir sama yfirborði. Á nokkurra mínútna veðurþjónustu hjálpartæki, svo sem fer, veita upplýsingar um ský, vatnsgufa og vindi, og stöðugt flæði upplýsinga er grunnur að eftirliti og veður spá.

Að auki, GEO tæki geta verið gagnlegar fyrir samskipti (símtækni, sjónvarp, útvarp). GOES gervitungl veita atvinnuleit og bjarga leiðarljós, notaður til að aðstoða við leit að skipum og flugvélum í neyð.

Loks margir vysokoorbitalnyh Earth gervitungl eru að fylgjast með sól virkni og fylgjast með magni segulsviðs og geislun.

Útreikningur á hæð geostationary sporbraut

The gervitungl rekur centripetal gildi F _P = (M V ₁ ²⁾ / R og gravitational gildi F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Þar sem þessar sveitir eru jafnir, það er hægt að jafngilda rétt hliðar og skerið í ₁ M massa. Niðurstaðan er jafnan v ² = (GM ²⁾ / R. Þess vegna hraða v = ((GM ₂₎ / R) ^02/01

Þar sem geostationary sporbraut er farið hringinn í 2πr lengd svigrúm hraða er V = 2πR / T.

Þess vegna, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Þar sem T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg af ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, þá er R = 4,23x10 ⁷ m að draga úr R. Earth radíus, jafnt 6,38x10 ⁶ m, það er hægt að vita um hæð gervitungl fljúga hanga á einum stað á yfirborðið - 3,59x10 ⁷ m.

Lagrange punkt

Aðrir Great orbits eru Lagrange punkt, þar sem gildi þyngdarafl jarðar er bætt með þyngdarafl sólar. Allt sem það er, jafn dregist að þessum himintunglum og snýst með plánetunni okkar í kringum stjörnuna.

Af fimm Lagrangian stig í Sun-Earth kerfi, aðeins síðustu tveimur, sem heitir L5 og L4, eru stöðugar. Í the hvíla af the gervihnött er eins og bolta rólegur ofan á bratta hæð: hvaða lítilsháttar truflun mun ýta því. Að vera í jafnvægi ríki, geimfarið er þörf á stöðugri aðlögun. Á síðustu tveimur punktum Lagrange gervitungl líkingu við boltann í leiknum: jafnvel eftir sterk truflun, þeir vilja koma aftur.

L1 er staðsett á milli jarðar og sólar, gerir gervihnöttum sem eru í henni, að hafa stöðuga yfirsýn yfir stjörnu okkar. The SOHO Solar Observatory, NASA gervitungl, Evrópu Space Agency að fylgjast með sólinni frá fyrsta Lagrange punkti 1,5 milljón km frá jörðinni.

L2 er í sömu fjarlægð frá jörðinni, en er á bak við hana. Gervihnöttum í þessum stað þarf aðeins einn hita skjöld til varnar gegn sól ljós og hita. Þetta er góður staður fyrir rúm sjónaukum, sem notuð til að rannsaka eðli alheimsins með athugunum á örbylgjuofn bakgrunnur geislun.

Þriðja Lagrangian benda staðsett fyrir framan jarðar á hinum megin á sólinni, þannig að ljósið er alltaf á milli hans og plánetunni okkar. The gervitungl í þessari stöðu verður ekki hægt að eiga samskipti við jörðinni.

Mjög stöðugt fjórða og fimmta Lagrange benda á svigrúm vegi á jörðinni í 60 ° á undan og á eftir jörðinni.

Medium Earth sporbraut

Vera nær jörðinni, gervitungl fara hraðar. Það eru tvær miðlungs-Earth sporbraut: hálf-samstilltur, og "Lightning".

Á hvaða hæð fljúga gervihnöttum í hálf-samstilltur sporbraut? Það er næstum hringlaga (lágt eccentricity) og fjarlægður að fjarlægð 26560 km frá miðju jarðar (um 20.200 km fyrir ofan yfirborð). Satellite á þessari flughæð gerir heilum snúningi á 12 klukkustunda fresti. Að minnsta kosti hreyfingar hans jörðin snýst undir. F 24 klst og sker það tvær samskonar punkta á miðbaug. Þetta sporbraut er í samræmi og mjög fyrirsjáanleg. Kerfið notar global positioning GPS.

Orbit "Lightning" (skrástilling i 63,4 °) er notuð til að fylgjast með í háum breiddargráðum. Geostationary gervihnöttum eru fest við miðbaug, þannig að þeir eru ekki hentugur fyrir lengri fjarlægð norður eða suður svæði. Þetta sporbraut er alveg sérvitringur: geimfarið hreyfist eftir elongated sporbaug með jörðinni, staðsett nálægt jaðarinn. Þar sem gervitungl er hraðað með þyngdarafl, færist það mjög fljótt þegar það er nálægt plánetunni okkar. Þegar þú eyðir hraða hægir, svo hann eyðir meiri tíma efst á sporbraut í lengst frá brún jarðar, fjarlægð sem hægt er að ná 40 þúsund. Km. svigrúm tímabil er 12 klukkustundir, en um tveir þriðju hlutar af þeim tíma gervihnött ver yfir eina jarðar. Eins og hálf-samstilltur sporbraut gervitungl fer í gegnum sömu braut hverjum 24 klst. Það er notað til samskipta í norðri eða suðri.

lítil Earth

Flestir vísinda gervihnöttum, margir veðurþjónustu og geimstöðin eru í náinni-hringlaga lágri sporbraut. Halli þeirra veltur á að fylgjast með hvað þeir eru að gera. TRMM var hleypt af stokkunum til að fylgjast með suðrænum rigning, þannig hefur tiltölulega lágt halla (35 °), en eftir nærri miðbaug.

Margir athuganir frá NASA gervihnöttum hafa næstum ísbjarna sporbraut vysokonaklonnuyu. Geimfar færist um heim allan frá stöng til stöng með a tímabil af 99 mín. Half þeim tíma sem það fer yfir dagsljós megin á hnettinum, og snúa sér að nótt á stöng.

Eins og hreyfingu gervihnött jörðin snýst undir. Með því að eining fer á upplýsta hluta, það er á svæði sem liggur að svæði yfirferð síðasta sporbraut sinni. Á 24 klukkustunda tímabili Polar gervihnöttum ná mest af jörðinni tvisvar, einu sinni á daginn og einu sinni á nóttunni.

Sun-samstilltur sporbraut

Rétt eins og jarðsnúningsbundnir gervitungl verður að vera yfir miðbaug, leyfa þeim að vera á einum stað, skautaði-sporbraut hafa getu til að vera á sama tíma. sporbraut þeirra er sól-samstilltur - á mótum miðbaug geimfar staðartíma sól tíma er alltaf sú sama. Til dæmis, Terra gervitungl fer yfir Brasilíu alltaf á 10:30. Næsta gatnamótum eftir 99 mín yfir Ekvador eða Kólumbíu kemur einnig klukkan 10:30 að staðartíma.

Sun-samstilltur sporbraut er nauðsynlegt fyrir vísindi, eins og það gerir að halda halla á sólarljósi sem fellur á yfirborð jarðar, þó það verði breytileg eftir árstíð. Þetta samræmi þýðir að vísindamenn geta bera í nokkur ár án þess að þurfa að hafa áhyggjur af of stórum stökkum í nær eitt sinn myndir af jörðinni árin, sem geta skapað þá ímynd af breytingum. Án sólar-samstilltur sporbraut það væri erfitt að halda utan um þá með tímanum, og til að safna upplýsingum sem þarf til að rannsaka loftslagsbreytingar.

Leið gervihnött er mjög takmarkaður. Ef það er á hæð 100 km, sporbraut verður að hafa halla 96 °. Öll frávik er óásættanlegt. Þar sem viðnám andrúmsloftið og aðlaðandi gildi sólina og tunglið er sporbraut breyttum tækjum, verður það að vera reglulega leiðrétt.

Setja í sporbraut: Sjósetja

The sjósetja krefst orku, fjárhæð sem fer eftir staðsetningu sjósetja púði, hæð og halla í framtíðinni feril hreyfingu hennar. Til að ná ytri sporbraut, er það nauðsynlegt til að verja meiri orku. Gervitungl með töluverða halli (t.d., Polar) er meiri orku og tímafrek þar en þau sem circling yfir miðbaug. Setja inn í sporbraut með lágt halla hjálpa snúningi jarðar. The International Space Station er að flytja í horn 51,6397 °. Þetta er nauðsynlegt til að tryggja að geimskutlu og rússneska eldflaugum var auðveldara að komast að henni. Hæð ISS - 337-430 km. Polar gervitungl, á hinn bóginn, með púls jarðar fæ ekki, svo þeir þurfa meiri orku til að klifra sömu vegalengd.

aðlögun

Eftir að ráðast gervihnött er nauðsynlegt að gera tilraunir til að halda henni á ákveðnu braut. Þar sem jörðin er ekki fullkomin kúlu, þyngdarafl hennar er sterkari á sumum stöðum. Þetta ójöfnur, auk aðdráttarafl sól, tungli og Júpíter (mest gegnheill plánetunni af sólkerfinu), breytir halla sporbraut. Allan ævi staða hans fer gervihnettir leiðrétt þrisvar eða fjórum sinnum. LEO NASA tæki ætti að stilla halla hennar árlega.

Að auki, nær-Earth gervitungl áhrif á andrúmsloft. Efsta lag, þó alveg dreifður, hafa nógu sterka andstöðu við draga þá nær jörðinni. Áhrifa þyngdaraflsins leiðir til hröðun gervitungl. Með tímanum, þeir eru brennd í spíral vaskur lægri og hraðar út í andrúmsloftið, eða falla aftur til jarðar.

Air viðnám er sterkari þegar sólin er virk. Rétt eins og loftið í blöðrunni stækkar og hækkar þegar það er hitað, stækkar og rís andrúmsloft þegar sólin gefur það frekari orku. Dreifður andrúmslofti lögin stíga og taka fram þéttari þeirra. Því gervitungl sporbraut jarðar ætti að breyta afstöðu sinni um fjórum sinnum á ári til að bæta upp fyrir andrúmslofti draga. Þegar sól virkni hámark, stöðu tækisins að stilla á 2-3 vikna fresti.

Space rusl

Þriðja ástæðan, neyða mig á sporbraut - rusl rúm. Eitt af því sem fjarskipti gervitungl Iridium rakst a non-starfandi rússneska geimfarið. Þeir brutu upp, að búa til rusl ský sem samanstendur af meira en 2.500 hlutum. Hvert atriði hefur verið bætt við í dag, sem nú eru meira en 18.000 hlutum af mannavöldum uppruna.

NASA fylgist vandlega allt sem gæti fengið á vegi gervihnöttum, þ.e. A. Vegna rusl hafa ítrekað þurft að breyta sporbraut.

Center Mission Control verkfræðingar fylgjast með stöðu gervihnattanna og rusl rúm, sem getur truflað hreyfingu og eins og krafist er vandlega skipuleggja evasive hreyfingar. Sömu áætlanir lið og framkvæma hreyfingar til að stilla halla og hæð gervihnött.