สิ่งที่ระดับความสูงดาวเทียมบินคำนวณวงโคจรความเร็วและทิศทางของการเคลื่อนไหว

เช่นเดียวกับที่นั่งในโรงละครให้ดูแตกต่างกันในการเป็นตัวแทนของวงโคจรต่างๆของดาวเทียมให้มุมมองของแต่ละที่มีจุดประสงค์ของมันเอง บางคนดูเหมือนจะแขวนอยู่เหนือจุดบนพื้นผิวที่พวกเขาให้ภาพรวมคงที่ของด้านใดด้านหนึ่งของโลกในขณะที่อีกวงรอบโลกของเรากวาดวันหนึ่งในช่วงหลายตำแหน่ง

ประเภทวงโคจร

สิ่งที่ระดับความสูงที่บินดาวเทียม? สูงปานกลางและต่ำ: มี 3 ประเภทของวงโคจรแผ่นดิน ที่มากที่สุดสูงจากพื้นผิวที่มีสภาพอากาศโดยทั่วไปจำนวนมากและบางดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกโคจรกลางรวมถึงระบบนำทางและพิเศษที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจสอบพื้นที่เฉพาะ วิทยาศาสตร์มากที่สุด ยานอวกาศ รวมทั้งระบบการตรวจสอบสำหรับผิวอย่างรวดเร็วของนาซาโลกอยู่ในวงโคจรต่ำ

ว่าดาวเทียมบินสูงขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนไหวของพวกเขา เมื่อคุณเข้าใกล้แรงโน้มถ่วงของโลกจะกลายเป็นดีและการเคลื่อนไหวเร็วขึ้น ยกตัวอย่างเช่นนาซา Aqua ดาวเทียมจะใช้เวลาประมาณ 99 นาทีในการบินรอบโลกอยู่ที่ประมาณ 705 กม. และหน่วยอุตุนิยมวิทยาเพื่อห่างไกลจากพื้นผิว 35,786 กม. ก็จะต้องมี 23 ชั่วโมง 56 นาทีและ 4 วินาที ที่ระยะทาง 384,403 กิโลเมตรจากใจกลางของโลกที่ดวงจันทร์เสร็จสมบูรณ์หนึ่งในการปฏิวัติใน 28 วัน

ความขัดแย้งหลักอากาศพลศาสตร์

ดาวเทียมการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงยังปรับเปลี่ยนได้ในความเร็ววงโคจร ที่นี่มีความขัดแย้ง หากผู้ประกอบการดาวเทียมต้องการที่จะเพิ่มความเร็วของเขาเขาไม่สามารถใช้เพียงเครื่องมือสำหรับการเร่งความเร็ว ซึ่งจะช่วยเพิ่มวงโคจร (และสูง) ซึ่งจะนำไปสู่การลดลงของความเร็ว แต่คุณควรใช้เครื่องมือในทิศทางตรงกันข้ามของการเคลื่อนไหวของดาวเทียมคือจ. ในการดำเนินการที่จะชะลอการเคลื่อนย้ายยานพาหนะบนโลก การกระทำดังกล่าวจะย้ายไปด้านล่างที่จะเพิ่มความเร็ว

วงโคจรคุณสมบัติ

นอกเหนือไปจากความสูงของเส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวเทียมที่โดดเด่นด้วยความผิดปกติและความโน้มเอียง ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับรูปร่างของวงโคจร ดาวเทียมเบี้ยวต่ำเคลื่อนไปตามวิถีที่ใกล้เคียงกับวงกลม วงโคจรผิดปกติเป็นรูปไข่ ระยะทางจากยานอวกาศไปยังโลกขึ้นอยู่กับตำแหน่งของตน

ความชอบ - มุมของวงโคจรที่เกี่ยวกับเส้นศูนย์สูตร ดาวเทียมซึ่งจะหมุนโดยตรงกว่าเส้นศูนย์สูตรมีความลาดชันเป็นศูนย์ ถ้ายานอวกาศผ่านไปทางทิศเหนือและทิศใต้เสา (ทางภูมิศาสตร์และแม่เหล็กไม่ได้) ความโน้มเอียงของมันคือ 90 °

ทั้งหมดเข้าด้วยกัน - ความสูง, ความผิดปกติและความโน้มเอียง - ตรวจสอบการเคลื่อนไหวของดาวเทียมและชอบจากมุมมองของเขาจะมีลักษณะเหมือนแผ่นดิน

สูงโลก

เมื่อดาวเทียมถึงตรง 42164 กิโลเมตรจากใจกลางโลก (ประมาณ 36,000 กม. จากพื้นผิว) ก็จะเข้าสู่โซนที่มันเป็นไปตามวงโคจรหมุนของโลก เป็นย้ายเครื่องที่ความเร็วเดียวกับโลกที่เป็น. ระยะเวลาอีของการปฏิวัติ 24 ชั่วโมงดูเหมือนว่ามันอยู่ในสถานที่เพียงเส้นแวงแม้ว่ามันอาจลอยจากเหนือจรดใต้ นี้วงโคจรสูงพิเศษที่เรียกว่า geosynchronous

ย้ายดาวเทียมในวงโคจรเป็นวงกลมตรงเหนือเส้นศูนย์สูตร (วิปริตและเอียงของศูนย์) และเมื่อเทียบกับโลกยังคงยืน เขามักจะตั้งอยู่เหนือจุดเดียวกันบนพื้นผิวของมัน

วงโคจร ที่มีคุณค่ามากสำหรับการตรวจสอบสภาพอากาศในขณะที่ดาวเทียมดังกล่าวให้ภาพรวมอย่างต่อเนื่องของพื้นที่ผิวเดียวกัน ไม่กี่นาทีทุกโรคเอดส์อุตุนิยมวิทยาเช่นไปให้ข้อมูลเกี่ยวกับเมฆไอน้ำและลมและไหลคงที่ของข้อมูลเป็นพื้นฐานสำหรับการตรวจสอบและการพยากรณ์อากาศ

นอกจากนี้อุปกรณ์ GEO อาจจะมีประโยชน์สำหรับการสื่อสาร (โทรศัพท์, โทรทัศน์, วิทยุ) GOES ดาวเทียมให้ค้นหางานและกู้ภัยสัญญาณที่ใช้เพื่อช่วยในการค้นหาของเรือและอากาศยานในความทุกข์

สุดท้ายดาวเทียมโลก vysokoorbitalnyh จำนวนมากมีการตรวจสอบกิจกรรมแสงอาทิตย์และตรวจสอบระดับของสนามแม่เหล็กและรังสี

การคำนวณความสูงของวงโคจรค้างฟ้าที่มี

ดาวเทียมดำเนินศูนย์กลางแรง F _p = (M V ₁ ²⁾ / R และแรงโน้มถ่วงแรง F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ² นับตั้งแต่กองกำลังเหล่านี้มีค่าเท่ากันมันเป็นไปได้ที่จะถือเอาด้านข้างขวาและตัดให้เป็น ₁ M มวล ผลที่ได้คือสมการ V ² = (GM ²⁾ / อาร์ ดังนั้นความเร็ว v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

เนื่องจากวงโคจรเป็นวงกลมยาว2πrโคจรเร็วคือ v = 2πR / ตัน

ดังนั้น R ³ = T ² GM / (4π ²⁾

ตั้งแต่ T = 8,64x10 ^{4 G} = 6,673x10 ^-11 นิวตันเมตร ² / กก. ^2, M = 5,98x10 ²⁴ กก. แล้ว R = 4,23x10 ⁷ เมตรการลบจากอาร์ รัศมีโลก เท่ากับ 6,38x10 ⁶ เมตรก็เป็นไปได้ที่จะรู้ว่าดาวเทียมสูงบินที่แขวนอยู่บนจุดหนึ่งของพื้นผิว - 3,59x10 ⁷ ม.

จุด Lagrange

วงโคจรที่ดีอื่น ๆ ที่มีจุด Lagrange ที่แรงโน้มถ่วงของโลกได้รับการชดเชยจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ทั้งหมดว่ามีความสนใจอย่างเท่าเทียมกันเพื่อร่างกายสวรรค์เหล่านี้และหมุนกับโลกของเรารอบดาว

ในห้าจุดลากรองจ์ในระบบดวงอาทิตย์โลกเพียงสองคนสุดท้ายที่เรียกว่า L5 และ L4, มีความเสถียร ในส่วนที่เหลือของดาวเทียมเป็นเหมือนลูกสมดุลด้านบนของเนินเขาสูงชัน: ใดก่อกวนเล็กน้อยจะผลักดันมัน จะยังคงอยู่ในสภาพที่สมดุลยานอวกาศอยู่ในความต้องการของการปรับอย่างต่อเนื่อง ในสองจุดสุดท้ายของดาวเทียม Lagrange เอาไปเปรียบกับลูกลูก: แม้หลังจากความวุ่นวายที่แข็งแกร่งที่พวกเขาจะกลับมา

L1 ตั้งอยู่ระหว่างโลกและดวงอาทิตย์จะช่วยให้ดาวเทียมที่อยู่ในนั้นจะมีภาพรวมคงที่ของดาวของเรา หอแสงอาทิตย์ SOHO นาซาดาวเทียมองค์การอวกาศยุโรปเพื่อติดตามดวงอาทิตย์จากจุด Lagrange แรกจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร

L2 ตั้งอยู่ที่ระยะทางเดียวกันจากโลก แต่เป็นด้านหลังของเธอ ดาวเทียมในสถานที่แห่งนี้ต้องมีเพียงหนึ่งป้องกันความร้อนเพื่อป้องกันจากแสงแดดและความร้อน นี้เป็นสถานที่ที่ดีสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ใช้ในการศึกษาธรรมชาติของจักรวาลผ่านการสังเกตของรังสีไมโครเวฟพื้นหลัง

จุดลากรองจ์ที่สามตั้งอยู่ด้านหน้าของโลกในด้านอื่น ๆ ของดวงอาทิตย์เพื่อให้แสงอยู่เสมอระหว่างเขาและโลกของเรา ดาวเทียมในตำแหน่งนี้จะไม่สามารถที่จะสื่อสารกับโลก

มีเสถียรภาพมากจุด Lagrange ที่สี่และห้าในเส้นทางการโคจรของดาวเคราะห์ใน 60 °ข้างหน้าและเบื้องหลังโลก

โลกโคจรกลาง

เป็นผู้ใกล้ชิดกับโลกดาวเทียมไปได้เร็วขึ้น มีสองวงโคจรกลางโลก ได้แก่ : กึ่งซิงโคร, และ "สายฟ้า".

สิ่งที่ระดับความสูงที่บินดาวเทียมในวงโคจรกึ่งซิงโคร? มันเป็นเกือบกลม (เล็ก ๆ น้อย ๆ ต่ำ) และออกไปเป็นระยะทาง 26,560 กิโลเมตรจากใจกลางโลก (ประมาณ 20,200 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว) ดาวเทียมที่ระดับความสูงนี้ทำให้การหมุนที่สมบูรณ์ทุก 12 ชั่วโมง. อย่างน้อยการเคลื่อนไหวของเขาโลกหมุนใต้ เป็นเวลา 24 ชั่วโมงและปริภูมิสองจุดเหมือนกันบนเส้นศูนย์สูตร วงโคจรนี้จะสอดคล้องและสามารถคาดเดาสูง ระบบจะใช้ ตำแหน่งทั่วโลก จีพีเอส

โคจร "สายฟ้า" (ความชอบ 63,4 °) ถูกนำมาใช้ในการสังเกตในละติจูดสูง ดาวเทียมค้างฟ้าจะแนบไปกับเส้นศูนย์สูตรดังนั้นพวกเขาจะไม่เหมาะสำหรับระยะยาวภาคเหนือหรือภาคใต้ วงโคจรนี้เป็นที่ประหลาดมาก: ยานอวกาศเคลื่อนไปตามวงรียาวกับโลกที่ตั้งอยู่ใกล้กับขอบ ตั้งแต่ดาวเทียมจะเร่งโดยแรงโน้มถ่วงจะย้ายอย่างรวดเร็วเมื่อมันอยู่ใกล้กับโลกของเรา เมื่อคุณลบความเร็วช้าลงดังนั้นเขาจึงใช้เวลามากขึ้นที่ด้านบนของวงโคจรในที่ไกลที่สุดจากขอบของโลกที่ระยะทางที่สามารถเข้าถึง 40,000 กม. ระยะเวลาการโคจรเป็น 12 ชั่วโมง แต่ประมาณสองในสามของเวลาที่ดาวเทียมใช้เวลามากกว่าซีกโลกหนึ่ง เหมือนกึ่งซิงโครดาวเทียมวงโคจรผ่านเส้นทางเดียวกันทุก 24 ชั่วโมง. มันถูกใช้สำหรับการสื่อสารในภาคใต้ทิศตะวันตกเฉียงเหนือหรือ

ต่ำของโลก

ดาวเทียมทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่หลายอุตุนิยมวิทยาและพื้นที่สถานีอยู่ในใกล้วงกลมโลกโคจรต่ำ ความลาดชันของพวกเขาขึ้นอยู่กับการตรวจสอบสิ่งที่พวกเขากำลังทำ TRMM ถูกเปิดใช้สำหรับการตรวจสอบฝนเขตร้อนจึงมีความโน้มเอียงที่ค่อนข้างต่ำ (35 °) ในขณะที่เหลือที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร

หลายข้อสังเกตจากดาวเทียมนาซ่ามี vysokonaklonnuyu วงโคจรเกือบขั้วโลก ยานอวกาศย้ายรอบโลกสุดหล้าฟ้าเขียวกับช่วงเวลา 99 นาที ครึ่งเวลามันผ่านไปด้านกลางวันของดาวเคราะห์และกลับไปใช้คืนบนเสา

ขณะที่การเคลื่อนไหวของดาวเทียมโลกหมุนใต้ ตามเวลาที่หน่วยงานที่เข้ามาในส่วนที่สว่างก็มีมากกว่าพื้นที่ที่อยู่ติดกับพื้นที่ทางเดินของวงโคจรที่ผ่านมาของตน ในช่วงระยะเวลา 24 ชั่วโมงของดาวเทียมขั้วโลกครอบคลุมมากที่สุดของโลกสองครั้งครั้งตามวันและครั้งเดียวในเวลากลางคืน

วงโคจรของดวงอาทิตย์ซิงโคร

เช่นเดียวกับดาวเทียม geosynchronous ต้องอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรช่วยให้พวกเขายังคงอยู่ในจุดหนึ่งขั้วโลกโคจรมีความสามารถที่จะอยู่ในเวลาเดียวกัน วงโคจรของพวกเขาคือดวงอาทิตย์ซิงโคร - ที่จุดตัดของเวลาสุริยคติเส้นศูนย์สูตรยานอวกาศท้องถิ่นอยู่เสมอเดียวกัน ยกตัวอย่างเช่น Terra ดาวเทียมข้ามบราซิลเสมอเวลา 10.30 น สี่แยกถัดไปหลังจาก 99 นาทีกว่าเอกวาดอร์โคลอมเบียหรือยังเกิดขึ้นเวลา 10.30 นตามเวลาท้องถิ่น

วงโคจรของดวงอาทิตย์ซิงโครเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิทยาศาสตร์ที่จะช่วยให้การรักษามุมของแสงแดดที่ตกลงมาบนพื้นผิวของโลกแม้ว่ามันจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับฤดูกาล สอดคล้องซึ่งหมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถเปรียบเทียบเป็นเวลาหลายปีโดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการกระโดดขนาดใหญ่เกินไปในการครอบคลุมภาพเพียงครั้งเดียวของปีดาวเคราะห์ซึ่งอาจสร้างภาพลวงตาของการเปลี่ยนแปลง โดยไม่ต้องโคจรดวงอาทิตย์ซิงโครมันจะเป็นเรื่องยากที่จะติดตามของพวกเขาในช่วงเวลาและการเก็บรวบรวมข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการศึกษาของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

เส้นทางของดาวเทียมจะถูก จำกัด มาก ถ้ามันเป็นที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตรโคจรจะต้องมีความลาดชัน 96 องศา ส่วนเบี่ยงเบนใด ๆ ที่เป็นที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากความต้านทานของบรรยากาศและเสน่ห์แรงของดวงอาทิตย์และอุปกรณ์เปลี่ยนวงโคจรของดวงจันทร์นั้นจะต้องมีการปรับเปลี่ยนอย่างสม่ำเสมอ

ใส่ลงไปในวงโคจร: เปิดตัว

การเปิดตัวต้องใช้พลังงานจำนวนเงินซึ่งขึ้นอยู่กับสถานที่ตั้งของรองเปิดที่ความสูงและความลาดเอียงของวิถีอนาคตของการเคลื่อนไหวของมัน ไปถึงวงโคจรที่ห่างไกลก็จะต้องใช้จ่ายพลังงานมากขึ้น ดาวเทียมที่มีความโน้มเอียงมาก (เช่นขั้วโลก) เป็นผู้บริโภคพลังงานมากขึ้นกว่าที่วงเหนือเส้นศูนย์สูตร ใส่ลงไปในวงโคจรที่มีความโน้มเอียงที่ต่ำของการช่วยให้การหมุนของโลก สถานีอวกาศนานาชาติ ที่มีการเคลื่อนไหวที่มุม 51,6397 ° นี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มั่นใจว่ากระสวยอวกาศและขีปนาวุธรัสเซียได้ง่ายที่จะได้รับของเธอ ความสูงของสถานีอวกาศนานาชาติ - 337-430 กม. ดาวเทียมขั้วโลกในมืออื่น ๆ โดยใช้วิธีการเต้นของชีพจรของโลกไม่ได้รับดังนั้นพวกเขาจึงต้องใช้พลังงานมากขึ้นที่จะปีนขึ้นไประยะทางเดียวกัน

การปรับ

หลังจากการเปิดตัวของดาวเทียมเป็นสิ่งจำเป็นที่จะทำให้ความพยายามที่จะเก็บไว้ที่วงโคจรที่แน่นอน ตั้งแต่โลกไม่ได้เป็นรูปทรงกลมที่สมบูรณ์แบบแรงโน้มถ่วงของมันคือการที่แข็งแกร่งในบางสถานที่ ไม่สม่ำเสมอนี้นอกเหนือไปจากสถานที่ของดวงอาทิตย์ดวงจันทร์และดาวพฤหัสบดี (ดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะ) การเปลี่ยนแปลงเอียงของวงโคจร ตลอดชีวิตของเขาตำแหน่งดาวเทียมไปแก้ไขสามหรือสี่ครั้ง อุปกรณ์ LEO นาซาควรปรับความลาดเอียงของตนเป็นประจำทุกปี

นอกจากนี้ดาวเทียมใกล้โลกส่งผลกระทบต่อบรรยากาศ ชั้นบนสุดแม้จะค่อนข้างเบาบางมีความต้านทานที่แข็งแกร่งพอที่จะดึงพวกเขาใกล้ชิดกับโลก ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงจะนำไปสู่การเร่งความเร็วของดาวเทียม เมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาถูกเผาไหม้ในเกลียวจมต่ำกว่าและเร็วขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศหรือถอยกลับไปยังโลก

แรงต้านของอากาศจะแข็งแกร่งเมื่อดวงอาทิตย์มีการใช้งาน เช่นเดียวกับอากาศในบอลลูนที่ขยายตัวและเพิ่มขึ้นเมื่อถูกความร้อนขยายและเพิ่มขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์บรรยากาศให้มันพลังงานเพิ่มเติม เบาบาง บรรยากาศชั้น ขึ้นไปและใช้สถานที่ของพวกทึบ ดังนั้นดาวเทียมวงโคจรรอบโลกควรเปลี่ยนตำแหน่งประมาณสี่ครั้งต่อปีเพื่อชดเชยบรรยากาศลาก เมื่อกิจกรรมแสงอาทิตย์สูงสุดตำแหน่งของอุปกรณ์ที่จะต้องปรับทุก 2-3 สัปดาห์ที่ผ่านมา

เศษพื้นที่

เหตุผลที่สาม, บังคับให้ฉันเข้าสู่วงโคจร - เศษพื้นที่ หนึ่งในการสื่อสารผ่านดาวเทียมอิริเดียมชนกับยานอวกาศของรัสเซียไม่ทำงาน พวกเขาเลิกสร้างเมฆเศษประกอบด้วยมากกว่า 2,500 ชิ้นส่วน แต่ละรายการได้รับการเพิ่มฐานข้อมูลซึ่งขณะนี้มีกว่า 18,000 วัตถุต้นกำเนิดของมนุษย์

นาซ่าอย่างรอบคอบตรวจสอบทุกอย่างที่จะได้รับในทางของดาวเทียมคือก. เนื่องจากเศษได้ย้ำต้องเปลี่ยนวงโคจร

วิศวกรศูนย์ควบคุมภารกิจตรวจสอบสถานะของดาวเทียมและพื้นที่เศษซึ่งสามารถยุ่งเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและการตามที่ต้องการวางแผนอย่างรอบคอบประลองยุทธ์ข้อแก้ตัว แผนทีมเดียวกันและดำเนินการซ้อมรบเพื่อปรับความเอียงและความสูงของดาวเทียม