Bei welcher Höhe fliegende Satelliten umkreisen Berechnung, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung

So wie die Sitze im Theater an der Darstellung von verschiedenen Umlaufbahnen der Satelliten anderen Blick ermöglichen bieten Perspektive, von denen jeder seinen eigenen Zweck hat. Einige scheinen über den Punkt auf der Oberfläche zu hängen, sie einen ständigen Überblick über eine Seite der Erde zur Verfügung stellen, während die andere um unseren Planeten kreisen, ein Tag fegen über mehrere Standorte.

Arten von Bahnen

Bei welcher Höhe fliegen Satelliten? Es gibt 3 Arten von Erdumlaufbahnen: hoch, mittel und niedrig. Bei hohen am weitesten von der Oberfläche sind in der Regel viele Wetter und einige Kommunikationssatelliten. Satelliten mittleren Erdumlaufbahn umkreisen umfassen Navigation und Special, der für eine bestimmte Region zu überwachen. Die meisten wissenschaftlichen Raumschiff, einschließlich des Monitoring – System für die Oberflächen Flotte der NASA Erde, ist in einer niedrigen Umlaufbahn.

Ganz gleich, wie hoch fliegende Satelliten sind abhängig von der Geschwindigkeit ihrer Bewegung. Wie nähern Sie sich die Erde Schwerkraft wird stärker und schnelle Bewegung. Zum Beispiel nehmen die NASA Satelliten Aqua etwa 99 Minuten um die Planeten bei etwa 705 km zu fliegen, und die meteorologische Einheit, zu einem entfernten 35786 km von der Oberfläche, wäre es 23 Stunden benötigen, 56 Minuten und 4 Sekunden. In einer Entfernung von 384.403 km vom Zentrum der Erde schließt der Mond eine Umdrehung in 28 Tagen.

aerodynamisches Paradoxon

Satelliten-Höhenänderung ändert es auch in einer Umlaufbahn Geschwindigkeit. Hier gibt es ein Paradox. Wenn der Satellitenbetreiber will seine Geschwindigkeit erhöhen, kann er nicht nur die Motoren für die Beschleunigung laufen. Dadurch erhöht sich die Umlaufbahn (und Höhe), was zu einer Verringerung der Geschwindigkeit führt. Stattdessen sollten Sie den Motor in der entgegengesetzten Richtung der Bewegung des Satelliten laufen, dh. E. eine Aktion ausführen zu können, Fahrzeug in Bewegung auf der Erde verlangsamen würde. Eine solche Maßnahme wird es bewegen unten, dass die Geschwindigkeit zu erhöhen.

Features Bahnen

Zusätzlich zu der Höhe, ist der Weg der Bewegung des Satelliten durch Exzentrizität und Neigung charakterisiert. Die erste bezieht sich auf die Form der Umlaufbahn. Satelliten niedrige Exzentrizität bewegt sich entlang einer Flugbahn der Nähe von kreisförmig. Die exzentrische Umlaufbahn ist elliptisch. Die Entfernung von der Raumsonde zur Erde hängt von seiner Position.

Neigung – der Winkel der Umlaufbahn in Bezug auf den Äquator. Der Satellit, der direkt über den Äquator gedreht wird, hat eine Steigung Null. Wenn das Raumschiff der Nord- und Südpol übergeht (geographische und magnetischen nicht), seine Neigung beträgt 90 °.

Alle zusammen – Höhe, Exzentrizität und Neigung – bestimmen die Bewegung des Satelliten und dergleichen aus seiner Sicht wie die Erde aussehen wird.

High-Erde

Wenn der Satellit genau 42164 km vom Zentrum der Erde erreicht (ca. 36.000 Km. Von der Oberfläche), tritt es in die Zone, in der es um die Drehung der Umlaufbahn des Planeten entspricht. Da die Maschine bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Erde, das ist. E. Die Umlaufszeit ist 24 Stunden, so scheint es, dass es an seinem Platz auf nur Länge bleibt, obwohl es von Norden nach Süden driften kann. Diese spezielle hohe Umlaufbahn wird geostationären genannt.

Der Satellit bewegt sich in einer kreisförmigen Umlaufbahn direkt über dem Äquator (der Exzentrizität und Neigung von Null) und in Bezug auf die Erde steht still. Er wird immer über dem gleichen Punkt auf seiner Oberfläche befindet.

Geostationären Orbit extrem wertvoll für die Wetterbeobachtung, da die Satelliten darauf eine kontinuierliche Übersicht über die gleiche Oberfläche. Alle paar Minuten, die meteorologischen Hilfsmittel, wie die GOES, liefern Informationen über Wolken, Wasserdampf und Wind, und die ständige Informationsfluss ist die Grundlage für die Überwachung und Wettervorhersage.

Darüber hinaus können GEO-Geräte zur Kommunikation (Telefonie, Fernsehen, Radio) nützlich sein. GOES-Satelliten Jobsuche und Rettung Leuchtfeuer liefern, die bei der Suche von Schiffen und Flugzeugen in Not zu helfen.

viele vysokoorbitalnyh Erdsatelliten überwachen Sonnenaktivität und überwachen die Pegel der magnetischen Felder und Strahlung schließlich.

Die Berechnung der Höhe des geostationären Orbits

Der Satellit arbeitet Zentripetalkraft F _p = (M v ₁ ²⁾ / R und die Gravitationskraft F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Da diese Kräfte gleich sind, ist es möglich , die richtigen Seiten zu und sie in ₁ M Masse geschnitten. Das Ergebnis ist die Gleichung V ² = (GM ²⁾ / R. Daraus ergibt sich die Geschwindigkeit v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Da der geostationären Umlaufbahn ist ein Kreis 2nr Länge Umlaufgeschwindigkeit v = 2nr / T.

Daher, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Da T = 8,64×10 ^4, G = 6,673×10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = ²⁴ 5,98×10 kg, R = 4,23×10 ⁷ m Subtrahieren von R. dann Erdradius, gleich 6,38×10 ⁶ m, ist es möglich , die Höhe Satelliten in einem Punkt der Oberfläche fliegen hängen zu wissen – 3,59×10 ⁷ Meter

Lagrange-Punkt

Andere gute Bahnen sind der Lagrange-Punkt, wo die Kraft der Erdanziehung durch die Sonnenschwerkraft kompensiert wird. Alles, was es ist, in gleicher Weise auf diesen Himmelskörper angezogen und dreht sich mit unserem Planeten um den Stern.

Von den fünf Lagrange-Punkte in der Sonne-Erde-System, nur die letzten beiden, die so genannte L5 und L4, stabil sind. Im Rest des Satelliten ist wie ein Ball auf einem steilen Hügel ausgeglichen: jede geringfügige Störung schieben wird. Um in einem ausgeglichenen Zustand zu verbleiben, wird das Raumfahrzeug in der Notwendigkeit der ständigen Anpassung. In den letzten beiden Punkten der Lagrange-Satelliten zu einem Ball im Ball verglichen: auch nach einer starken Störung, werden sie kommen zurück.

L1 ist zwischen der Erde und der Sonne befindet, erlaubt Satelliten, die darin sind, einen ständigen Überblick über unseren Star zu haben. Das SOHO Sonnenobservatorium, NASA-Satelliten, die Europäische Weltraumorganisation die Sonne vom ersten Lagrange-Punkt 1,5 Millionen Kilometer von der Erde aus zu verfolgen.

L2 wird in der gleichen Entfernung von der Erde entfernt, ist aber hinter ihr. Satelliten an dieser Stelle benötigen nur ein Hitzeschild aus Sonne Licht und Wärme zu schützen. Dies ist ein guter Ort für Weltraumteleskope, verwendet, um die Natur des Universums durch Beobachtungen der Mikrowellenhintergrundstrahlung zu untersuchen.

Ein dritte Lagrange-Punkt vor der Erde auf der anderen Seite der Sonne befand, so dass das Licht immer zwischen ihm und unserem Planeten ist. Der Satellit in dieser Position in der Lage zu kommunizieren nicht mit der Erde.

Lagrange-Punkt vierte und fünfter in Umlaufbahn des Planeten extrem stabil in 60 ° vor und hinter der Erde.

Ein mittlere Erdumlaufbahn

Näher an der Erde bewegen sich die Satelliten schneller. Es gibt zwei mittlere Erdumlaufbahn: halbsynchrone und „Lightning“.

Bei welcher Höhe Satelliten in einer halbsynchronen Umlaufbahn fliegen? Es ist nahezu kreisförmig (niedrige Exzentrizität) und zu einer Entfernung von 26560 km Erdmittelpunkt (etwa 20200 km über der Oberfläche) entfernt. Satelliten in dieser Höhe macht eine vollständige Umdrehung alle 12 Stunden. Mindestens seine Bewegungen die Erde dreht sich darunter. Für 24 h und schneidet sie zwei identische Punkte auf dem Äquator. Diese Bahn ist konsistent und in hohem Maße vorhersehbar. Das System nutzt globale Positionierung GPS.

Orbit "Lightning" (63,4 ° Neigung) wird verwendet, in hohen Breitengraden zu beobachten. Geostationären Satelliten zum Äquator angebracht, so dass sie nicht geeignet für Langstrecken nördliche oder südliche Regionen. Diese Bahn ist ziemlich exzentrisch: das Raumschiff bewegt sich entlang einer langgestreckten Ellipse mit der Erde, in der Nähe einer Kante. Da der Satellit durch die Schwerkraft beschleunigt wird, bewegt sie sich sehr schnell, wenn es in der Nähe unseres Planeten ist. Wenn Sie löschen die Geschwindigkeit verlangsamt, so verbringt er mehr Zeit an der Spitze der Bahn in der am weitesten vom Rand der Erde, auf der Strecke, die kann 40 Tausend erreichen. Km. Umlaufzeit beträgt 12 Stunden, aber etwa zwei Drittel der Zeit der Satellit über eine Hemisphäre verbringt. Wie die halbsynchrone Umlaufbahn Satelliten alle 24 Stunden des gleichen Weg durchlaufen. Es wird für die Kommunikation im äußersten Norden oder Süden eingesetzt.

erdnahen

Die meisten wissenschaftlichen Satelliten, viele meteorologische und Raumstation sind in der nahen Kreis erdnahen Orbit. Ihre Neigung ist abhängig von Überwachung, was sie tun. TRMM wurde zur Überwachung tropische regen gestartet, so hat eine relativ geringe Neigung (35 °), während in der Nähe des Äquators verbleibt.

Viele Beobachtungen von NASA-Satelliten haben fast polare Umlaufbahn vysokonaklonnuyu. Das Raumfahrzeug bewegt sich um die Erde von der Pole mit einer Periode von 99 min zu Pol. Die Hälfte der Zeit es geht über die Tagseite des Planeten, und kehrt auf der Stange bis in die Nacht.

Da die Bewegung des Satelliten dreht sich die Erde unter. Zu der Zeit, das Gerät den beleuchteten Abschnitt eintritt, ist es über einen Bereich angrenzend an den Bereich des Durchtritts der letzten Umlaufbahn. Während der 24 Stunden von polaren Satelliten deckt die meisten der Erde zweimal, einmal am Tag und einmal in der Nacht.

Sonnensynchronen Umlaufbahn

So wie geostationären Satelliten über dem Äquator sein müssen, so dass sie auf einem Punkt bleiben, polarumlaufender hat die Fähigkeit, in der gleichen Zeit zu bleiben. Ihre Umlaufbahn ist sonnensynchrone – an der Schnittstelle zwischen der Äquator Raumschiff lokalen Sonnenzeit ist immer gleich. Zum Beispiel kreuzt Terra Satelliten über Brasilien immer um 10:30 Uhr. Nächste Kreuzung nach 99 min über Ecuador oder Kolumbien tritt auch um 10:30 Uhr Ortszeit.

Sonnensynchrone Umlaufbahn ist notwendig für die Wissenschaft, da es den Winkel der Sonneneinstrahlung auf der Oberfläche der Erde fallen zu halten erlaubt, obwohl es je nach Jahreszeit variieren. Diese Konsistenz bedeutet, dass Wissenschaftler seit einigen Jahren vergleichen können, ohne über zu große Sprünge zu kümmern einmalige Bilder der Planeten Jahre in Deckung, die die Illusion des Wandels schaffen kann. Ohne die sonnensynchrone Umlaufbahn wäre es schwierig, den Überblick zu im Laufe der Zeit zu halten, und die Informationen für die Erforschung des Klimawandels erforderlich zu sammeln.

Der Weg des Satelliten ist sehr begrenzt. Wenn es auf einer Höhe von 100 km ist, muss die Umlaufbahn eine Neigung von 96 ° aufweist. Jede Abweichung ist nicht akzeptabel. Da der Widerstand der Atmosphäre und die Anziehungskraft der Sonne und der Bahn-Änderungsvorrichtung des Monds, muss sie regelmäßig angepasst werden.

Setzen Sie in den Orbit: Start

, Die Höhe und Neigung der zukünftigen Flugbahn seiner Bewegung Der Start erfordert Energie, deren Höhe sich an der Stelle der Startrampe ab. So erreichen Sie entfernte Umlaufbahn, ist es erforderlich, um mehr Energie zu verbrauchen. Satelliten mit beträchtlicher Neigung (beispielsweise polar) sind mehr Energie verbrauchen als die über den Äquator einkreisen. Setzen Sie in der Umlaufbahn mit einer geringen Neigung der Erdrotation zu helfen. Die Internationale Raumstation ist in einem Winkel 51,6397 ° bewegt. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, dass das Space Shuttle und die russischen Raketen leichter waren ihnen zu bekommen. Die Höhe der ISS – 337-430 km. Polar-Satelliten, auf der anderen Seite durch den Puls der Erde nicht bekommen, so dass sie mehr Energie benötigen den gleichen Abstand zu klettern.

Einstellung

Nach dem Start des Satelliten ist notwendig, Anstrengungen unternehmen, um es zu einer bestimmten Umlaufbahn zu halten. Da die Erde keine perfekte Kugel ist, ist die Schwerkraft an einigen Stellen stärker. Diese Unebenheit, zusätzlich zu der Anziehungskraft der Sonne, Mond und Jupiter (der massivste Planeten des Sonnensystems), ändert sich die Neigung der Umlaufbahn. Während seiner gesamten Lebensdauer Position GOES korrigiert Satelliten drei oder viermal. LEO NASA Geräte sollte seine Neigung jährlich anzupassen.

Darüber hinaus wirkt sich die erdnahe Satelliten, die die Atmosphäre. Die obersten Schichten, wenn auch recht spärlich, haben einen stark genug, um Widerstand sie näher an die Erde zu ziehen. Die Wirkung der Schwerkraft führt zu einer Beschleunigung des Satelliten. Im Laufe der Zeit werden sie in einer Spirale verbrannt unteren versinken und schneller in die Atmosphäre oder auf der Erde zurückfallen.

Der Luftwiderstand ist stärker, wenn die Sonne aktiv ist. So wie die Luft im Ballon erweitert und steigt, wenn sie erhitzt, dehnt sich aus und steigt Atmosphäre, wenn die Sonne es zusätzliche Energie. Sparse Luftschichten aufsteigen und ihren Platz dichter nehmen. Daher werden die Satelliten, die die Erde umkreisen soll seine Position etwa vier Mal pro Jahr ändern für atmosphärischen Widerstand zu kompensieren. Wenn die Sonnenaktivität Maximum, hat die Position des Gerätes alle 2-3 Wochen einzustellen.

Weltraummüll

Der dritte Grund, zwingt mich in der Umlaufbahn – Weltraummüll. Einer der Kommunikationssatelliten Iridium mit einem nicht funktionierenden russischen Raumschiff kollidierte. Sie zerbrach, eine Trümmerwolke zu schaffen, bestehend aus mehr als 2500 Teilen. Jeder Artikel wurde in die Datenbank aufgenommen, die jetzt mehr als 18.000 Objekte anthropogenen Ursprungs enthält.

NASA überwacht sorgfältig alles, was in der Art und Weise der Satelliten bekommen könnte, das heißt. A. Aufgrund Schutt mussten wiederholt Umlaufbahn ändern.

Center Mission Control Ingenieure überwachen den Status des Satelliten und Weltraummüll, die mit der Bewegung stören kann und wie sorgfältig Ausweichmanöver planen erforderlich. Das gleiche Team plant und führt Manöver die Neigung und Höhe des Satelliten einzustellen.