Околоземная орбита расстояние от земли


орбиты вокруг ЗемлиЗемля, как любое космическое тело, обладает собственным гравитационным полем и рядом расположенными орбитами, на которых могут находиться тела и объекты разной величины. Чаще всего под ними подразумеваются Луна и международная космическая станция. Первая ходит по своей собственной орбите, а МКС – по низкой околоземной. Существует несколько орбит, которые между собой отличаются удаленностью от Земли, относительным расположением относительно планеты и направлением вращения.

Орбиты искусственных спутников Земли

На сегодняшний день в ближайшем околоземном космическом пространстве находится множество объектов, которые являются результатами человеческой деятельности. В основном, это искусственные спутники, служащие для обеспечения связи, однако есть и немало космического мусора. Одним из самых известных искусственных спутников Земли является Международная космическая станция.


Околоземная орбита расстояние от земли

ИСЗ движутся по трем основным орбитам: экваториальной (геостационарной), полярной и наклонной.  Первая полностью лежит в плоскости окружности экватора, вторая строго ей перпендикулярна, а третья располагается между ними.

Геосинхронная орбита

геосинхронная орбита

Название этой траектории связано с тем, что тело, движущееся по ней, имеет скорость, равную звездному периоду вращения Земли.  Геостационарная орбита – это частный случай геосинхронной орбиты, которая лежит в той же плоскости, что и земной экватор.

При наклонении не равном нулю и нулевом эксцентриситете спутник, при наблюдении с Земли, описывает в течение суток в небе восьмерку.

Первый спутник на геосинхронной орбите – американский Syncom-2, выведенный на нее в 1963 году. Сегодня в некоторых случаях размещение спутников на геосинхронной орбите происходит по причине того, что ракета-носитель не может вывести их на геостационарную.

Геостационарная орбита

геостационарная орбита


Данная траектория имеет такое название по той причине, что, несмотря на постоянное движение, объект, на ней находящийся, остается статичным относительно земной поверхности. Место, в котором находится объект, называется точкой стояния.

Спутники, выведенные на такую орбиту, часто используются для передачи спутникового телевидения, потому что статичность позволяет единожды направить на него антенну и долгое время оставаться на связи.

Высота расположения спутников на геостационарной орбите равна 35 786 километрам. Поскольку все они находятся прямо над экватором, для обозначения позиции называют только меридиан, например, 180.0˚E Интелсат 18 или 172.0˚E Eutelsat 172A.

Приблизительный радиус орбиты равен ~42 164 км, длина – около 265 000 км, а орбитальная скорость – примерно 3, 07 км/с.

Высокая эллиптическая орбита

высокая эллиптическая орбита

Высокой эллиптической орбитой называют такую траекторию, высота которой в перигее в несколько раз меньше, чем в апогее. Выведение спутников на такие орбиты имеет ряд важных преимущества. Например, одной такой системы может быть достаточно для обслуживания всей России или, соответственно, группы государств с равной суммарной площадью. Кроме того, системы ВЭО на высоких широтах более функциональные, чем геостационарные спутники. А еще вывод спутника на высокую эллиптическую орбиту обходится приблизительно в 1,8 раза дешевле.

Крупные примеры систем, работающих на ВЭО:

  • Космические обсерватории, запущенные NASA и ESA.
  • Спутниковое радио Sirius XM Radio.
  • Спутниковая связь Меридиан, -З и –ЗК, Молния-1Т.
  • Спутниковая система коррекции GPS.

Низкая околоземная орбита

низкая околоземная орбита

Это одна из самых низких орбит, которая в зависимости от разных обстоятельств может иметь высоту 160-2000 км и период обращения, соответственно, 88-127 минут. Единственным случаем, когда НОО была преодолена пилотируемыми космическими аппаратами – это программа Апполон с высадкой американских астронавтов на луну.

Большая часть используемых сейчас или использованных когда-либо ранее искусственных земных спутников работали на низкой околоземной орбите. По этой же причине в этой зоне сейчас расположена основная доля космического мусора. Оптимальная орбитальная скорость для спутников, находящихся на НОО, в среднем, равна 7,8 км/с.

Примеры искусственных спутников на НОО:

  • Международная Космическая станция (400 км).
  • Телекоммуникационные спутники самых разных систем и сетей.
  • Разведывательные аппараты и спутники-зонды.

Обилие космического мусора на орбите – главная современная проблема всей космической индустрии. Сегодня ситуация такова, что вероятность столкновения различных объектов на НОО растет. А это, в свою очередь, ведет к разрушению и образованию на орбите еще большего числа фрагментов и деталей. Пессимистичные прогнозы говорят о том, что запущенный Принцип домино может полностью лишить человечество возможности осваивать космос.

Низкая опорная орбита

Низкой опорной принято называть ту орбиту аппарата, которая предусматривает изменение наклона, высоты или другие существенные изменения. Если же у аппарата нет двигателя и он не совершает маневры, его орбиту называют низкой околоземной.

Интересно, что российские и американские баллистики рассчитывают её высоту по разному, потому что первые основываются на эллиптической модели Земли, а вторые – на сферической. Из-за этого есть разница не только в высоте, но и в положении перигея и апогея.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

  1. ↑ IADC Space Debris Mitigation Guidelines (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (15 October 2002). Дата обращения 22 октября 2014. Архивировано 3 декабря 2013 года.

  2. ↑ NASA Safety Standard 1740.14, Guidelines and Assessment Procedures for Limiting Orbital Debris (неопр.) (PDF). Office of Safety and Mission Assurance (1 August 1995). Архивировано 15 февраля 2013 года.
  3. ↑ Higher Altitude Improves Station’s Fuel Economy (неопр.). NASA. Дата обращения 12 февраля 2013.
  4. J.-C. Liou, An Assessment of the Current LEO Debris Environment and the Need for Active Debris Removal // NASA, — 2010: «However, even before the ASAT test, model analyses already indicated that the debris population (for those larger than 10 cm) in LEO had reached a point where the population would continue to increase, due to collisions among existing objects, even without any future launches. The conclusion implies that as satellites continue to be launched and unexpected breakup events continue to occur, coimnonly-adopted mitigation measures will not be able to stop the collision-driven population growth.» — «Однако, даже до испытаний противоспутниковой ракеты (2007) анализ с помощью моделей привёл к выводу, что количество мусора (крупнее 10 см) на НОО достигло точки, после которой оно будет увеличиваться из-за столкновений между существующими объектами, даже без каких-либо будущих запусков. Вывод предполагает, что … обычные меры не смогут остановить рост количества из-за столкновений».

  5. А. И. Назаренко, Прогноз засорённости ОКП на 200 лет и синдром Кесслера, 2010: «Это означает, что лавинообразный рост техногенного загрязнения ОКП из гипотезы (синдром Кесслера) превратился в реальность: он уже начался.» (для малоразмерной фракции).
  6. С. С. Вениаминов, А. М. Червонов, Космический мусор — угроза человечеству / М: ИКИ РАН, 2012, ISSN 2075-6836, с. 136: «В 1990-х гг. уже существовали отдельные орбитальные области, в которых пространственная плотность КМ (космического мусора) превышала критический уровень. … (от 900 до 1000 км и около 1500 км)… Популяция КМ там будет увеличиваться количественно, даже если не будет притока новых КО извне, а количество фрагментов от столкновений в соответствии с синдромом Кесслера — расти экспоненциально.»
  7. ↑ Fact Sheet: Joint Space Operations Center. Архивировано 3 февраля 2010 года.

Источник: ru.wikipedia.org

Параметры Низкой околоземной орбиты

Минимальная высота (перигее) – 193 км.

Максимальная высота (апогее) – 220 км.

Наклон – 51,6 градусов.


Оборот вокруг Земли с первой космической скоростью – около 88,3 минуты.

При вычислении траектории и высоты космического аппарата, Российские и Американские баллисты пользуются разными методами. Российские указывают высоту над эллипсоидом, в то время как американские баллисты над сферой. Таким образом, получается небольшая разница в показаниях, примерное смещение апогея и перигея на 20 км.

Благодаря земному вращению, космические ракеты могут выводить большее количество грузов, затрачивая меньшее количество энергии. Грузоподъёмность зависит от наклона к околоземной орбите и плоскости экватора. Наиболее благоприятные условия для грузового ракетоносителя считается, если предполагаемая для космического аппарата низкая околоземная орбита наклонена ближе к экватору. Космодром, который совпадает с такой широтой, наиболее энергоемкий для таких запусков. Космодромам, которые находятся дальше от экваториальной зоны, не выгодно запускать свои ракеты-носители в связи с большими энегрозатратами. Пример такому расположению стал Российский космодром Байконур в Казахстане с широтой в 46 градусов из-за ограничения в 48,5 градусов для НОО и падения останков частей ракеты-носителей. Космодром Байконур в основном использует для запусков наклонение в 51,6 градуса.

Вывод космического аппарата на НОО

Считается, что чем ниже опорная орбита, тем больший груз можно вывести на нее при прочих разных условиях. Так и поступают многие космические агентства мира для вывода в космос пилотируемых и непилотируемых космических аппаратов.


мировой практике, время полета до вхождения в плотные слои атмосферы до одних суток, не используется т.к. могут возникнуть проблемы при отказах аппаратуры. Проблемы могут возникнуть в погрешностях аппаратуры на КА и ошибках вычисления околоземной орбиты. Такие космические аппараты могут раньше сойти с орбиты и сгореть в атмосфере, чем принять орбитальный маневр для подъема выше. Тем не менее, были случаи вывода КА на орбиту с обращением менее 88 минут и перигеем 120-150 км. Над уровнем моря. Пример: автоматическая космическая станция Луна 7 (129 км), спутники семейства KH-7 Gambit.

Как используется низкая околоземная орбита

Данный тип орбиты используется не только как опорная для КА, но и как рабочая. Околоземная орбита считается с апогеем до 2000 км. Особая орбита считается солнечно-синхронная орбита для запуска спутников дистанционного зондирования земного пространства.

После окончания программы «Аполлон» в 1972 году, все пилотируемые полеты в космосе происходят на НОО. Примером тому стоит МКС, но в связи с интенсивным использованием всеми странами экономически выгодной НОО, на ней собралось большое количество космического мусора, тем самым он затрудняет эксплуатацию МКС на околоземной орбите.

В американском центре (JSpOC) следят за 8 500 объектами размером более 10 см. Но даже объект размером в несколько миллиметров, может двигаться со скоростью более 8 км в секунду. Такие мельчайшие песчинки могут устроить катастрофу даже на МКС.


Космический мусор
Космический мусор

Время существования спутников на низкой околоземной орбите

Жизнь и работа спутника на любой низкой орбите зависит от многих факторов. Наиболее сильное влияние зависит от Луны, а так же высоты апогея спутника. Например, неудачная эксплуатация американского спутника «Эксплорер-6» на орбите ИСЗ, которая менялась раз в три месяца в диапазоне от 160-250 км., что привело к уменьшению срока службы с 20 до 2 лет.

Другие факторы влияющие на работу спутников это, время суток. В полдень атмосфера разогревается на высоту до 300 км и становится плотнее, тем самым тормозит спутник, ускоряя его снижение высоты. Не маловажную роль в сроке жизни спутника играет его форма, а именно его площадь поперечного сечения (миделя). Спутники, предназначенные для работы на низких околоземных орбитах, имеют обтекаемую, а зачастую и стреловидную форму корпуса для хорошей аэродинамической обтекаемости.

Особенности расположения КА на низкой околоземной орбите


Космический аппарат, находящийся на низкой орбите, значительно быстрее обращается вокруг Земли. Находящийся спутник или КА должен иметь большую скорость для того, что бы сбалансировать силу гравитации и скорость. Средняя скорость КА на данной орбите, около 8 км в секунду с периодом обращения около 88-90 минут вокруг Земли.

Низкое расположение спутника уменьшает потерю качества телекоммуникационного сигнала связи по сравнению с другими, более высокими орбитами.

Космическая и солнечная радиация значительно меньше влияет на работу аппаратуры спутников на НОО из-за магнитного поля Земли.

Меньшая затрата при доставке спутников на низкие околоземные орбиты и большая их масса.

Какие спутники и КА в основном размещают на НОО

  1. Спутники связи.
  2. 2. Спутники, ведущие наблюдение за поверхностью Земли.

Международная Космическая Станция (МКС)  в пределах от 320 км., и до 400 км., в апогее, околоземная орбита.  Иногда МКС можно увидеть невооружённым глазом.

 

Источник: astro-obzor.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.