Apa ketinggian terbang satelit, perhitungan orbit, kecepatan dan arah gerakan

Sama seperti kursi di teater memungkinkan tampilan yang berbeda pada representasi berbagai orbit satelit memberikan perspektif, masing-masing memiliki tujuan sendiri. Beberapa tampaknya tergantung di atas titik di permukaan, mereka memberikan gambaran konstan satu sisi Bumi, sementara yang lain mengitari planet kita, satu hari menyapu selama beberapa lokasi.

jenis orbit

Apa ketinggian satelit terbang? Ada 3 jenis orbit bumi: tinggi, sedang dan rendah. Pada terjauh tinggi dari permukaan umumnya banyak cuaca dan beberapa satelit komunikasi. Satelit yang mengorbit orbit bumi menengah termasuk navigasi dan khusus yang dirancang untuk memantau wilayah tertentu. Paling ilmiah pesawat ruang angkasa, termasuk sistem pemantauan untuk armada permukaan NASA Earth, adalah dalam orbit rendah.

Peduli berapa satelit terbang tinggi tergantung pada kecepatan gerakan mereka. Saat Anda mendekati gravitasi bumi menjadi lebih kuat, dan lebih cepat gerakan. Misalnya, NASA satelit Aqua membutuhkan waktu sekitar 99 menit untuk terbang di sekitar planet di sekitar 705 km, dan unit meteorologi, untuk remote 35.786 km dari permukaan, itu akan membutuhkan 23 jam, 56 menit dan 4 detik. Pada jarak 384.403 km dari pusat Bumi Bulan melengkapi satu revolusi di 28 hari.

paradoks aerodinamis

Perubahan ketinggian satelit juga memodifikasi dalam kecepatan orbit. Di sini ada paradoks. Jika operator satelit ingin meningkatkan kecepatannya, ia tidak bisa hanya menjalankan mesin untuk akselerasi. Hal ini akan meningkatkan orbit (dan tinggi), yang akan menyebabkan penurunan kecepatan. Sebaliknya, Anda harus menjalankan mesin dalam arah yang berlawanan dari gerakan satelit, yaitu. E. Untuk melakukan tindakan yang akan memperlambat kendaraan bergerak di bumi. tindakan tersebut akan memindahkannya di bawah ini yang akan meningkatkan kecepatan.

fitur orbit

Selain ketinggian, jalur gerak dari satelit ini ditandai dengan eksentrisitas dan inklinasi. Yang pertama berkaitan dengan bentuk orbit. Satelit rendah bergerak eksentrisitas sepanjang lintasan dekat dengan melingkar. Orbit eksentrik adalah elips. Jarak dari pesawat ruang angkasa ke Bumi tergantung pada posisinya.

Kemiringan - sudut orbit sehubungan dengan khatulistiwa. Satelit, yang diputar langsung di atas khatulistiwa, memiliki kemiringan nol. Jika pesawat ruang angkasa melewati kutub utara dan selatan (geografis dan magnet tidak), kemiringan adalah 90 °.

Semua bersama-sama - tinggi, eksentrisitas dan kecenderungan - menentukan gerak satelit dan sejenisnya dari sudut pandangnya akan terlihat seperti bumi.

tinggi-Earth

Ketika satelit mencapai persis 42.164 km dari pusat bumi (sekitar 36 ribu. Km dari permukaan), memasuki zona di mana itu memenuhi orbit rotasi planet. Sebagai bergerak mesin pada kecepatan yang sama seperti Bumi, yang. E. Its periode revolusi adalah 24 jam, tampaknya itu tetap di tempat hanya pada bujur, meskipun mungkin melayang dari utara ke selatan. orbit tinggi khusus ini disebut geosynchronous.

Bergerak satelit dalam orbit lingkaran tepat di atas khatulistiwa (eksentrisitas dan kemiringan nol) dan relatif terhadap Bumi masih berdiri. Dia selalu terletak di atas titik yang sama pada permukaannya.

Geostasioner orbit yang sangat berharga untuk pemantauan cuaca, sebagai satelit diatasnya memberikan gambaran terus menerus luas permukaan yang sama. Setiap beberapa menit, bantu meteorologi, seperti GOES, memberikan informasi tentang awan, uap air dan angin, dan aliran konstan informasi adalah dasar untuk pemantauan dan peramalan cuaca.

Selain itu, perangkat GEO mungkin berguna untuk komunikasi (telepon, televisi, radio). Satelit GOES menyediakan pencarian kerja dan penyelamatan suar, yang digunakan untuk membantu dalam pencarian kapal dan pesawat udara dalam kesulitan.

Akhirnya, banyak satelit bumi vysokoorbitalnyh sedang memantau aktivitas matahari dan memantau tingkat medan magnet dan radiasi.

Perhitungan ketinggian orbit geostasioner

satelit beroperasi sentripetal gaya F _p = (M v ₁ ²⁾ / R dan gaya gravitasi F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Karena kekuatan ini adalah sama, adalah mungkin untuk menyamakan sisi kanan dan potong menjadi ₁ M massa. Hasilnya adalah persamaan v ² = (GM ²⁾ / R. Oleh karena itu kecepatan v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Karena orbit geostasioner adalah panjang lingkaran 2πr kecepatan orbital adalah v = 2πR / T.

Oleh karena itu, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Sejak T = 8,64x10 ^4, G = 6,673x10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98x10 ²⁴ kg, maka R = 4,23x10 ⁷ m Mengurangkan dari R. radius Bumi, sama 6,38x10 ⁶ m, adalah mungkin untuk mengetahui satelit ketinggian terbang tergantung di satu titik dari permukaan - 3,59x10 ⁷ m.

titik Lagrange

orbit besar lainnya adalah titik Lagrange, di mana gaya gravitasi bumi dikompensasi oleh gravitasi Matahari. Semua yang ada, sama-sama tertarik pada benda langit dan berputar dengan planet kita sekitar bintang.

Dari lima poin Lagrangian dalam sistem Matahari-Bumi, hanya dua terakhir, yang disebut L5 dan L4, stabil. Dalam sisa satelit adalah seperti bola seimbang di atas bukit curam: setiap sedikit gangguan akan mendorongnya. Untuk tetap dalam keadaan seimbang, pesawat ruang angkasa ini membutuhkan penyesuaian konstan. Dalam dua poin terakhir dari satelit Lagrange disamakan dengan bola di bola: bahkan setelah gangguan yang kuat, mereka akan datang kembali.

L1 terletak antara Bumi dan Matahari, memungkinkan satelit yang berada di dalamnya, memiliki gambaran konstan bintang kami. Observatorium surya SOHO, satelit NASA, Badan Antariksa Eropa untuk melacak matahari dari titik Lagrange pertama 1,5 juta kilometer dari Bumi.

L2 terletak pada jarak yang sama dari Bumi, tetapi di belakangnya. Satelit di lokasi ini hanya membutuhkan satu perisai panas untuk melindungi dari sinar matahari dan panas. Ini adalah tempat yang baik untuk teleskop ruang, digunakan untuk mempelajari sifat alam semesta melalui pengamatan radiasi latar belakang gelombang mikro.

Titik Lagrangian ketiga terletak di depan bumi di sisi lain dari matahari, sehingga cahaya selalu antara dia dan planet kita. Satelit di posisi ini tidak akan dapat berkomunikasi dengan bumi.

Sangat stabil keempat dan kelima titik Lagrange di jalur orbit planet di 60 ° depan dan belakang Bumi.

orbit bumi menengah

Menjadi dekat dengan Bumi, satelit bergerak lebih cepat. Ada dua orbit menengah-Earth: semi-sinkron, dan "Lightning."

Apa ketinggian terbang satelit di orbit semi-sinkron? Hal ini hampir melingkar (eksentrisitas rendah) dan dipindahkan ke jarak 26.560 km dari pusat bumi (sekitar 20.200 km di atas permukaan). Satelit di ketinggian ini membuat rotasi lengkap setiap 12 jam. Setidaknya gerakannya Bumi berputar di bawahnya. Selama 24 jam dan memotong dua poin identik di khatulistiwa. orbit ini konsisten dan sangat diprediksi. Sistem ini menggunakan global positioning GPS.

Orbit "Lightning" (kemiringan 63,4 °) digunakan untuk mengamati di lintang tinggi. satelit geostasioner yang melekat khatulistiwa, sehingga mereka tidak cocok untuk jarak jauh wilayah utara atau selatan. orbit ini cukup eksentrik: pesawat ruang angkasa bergerak sepanjang elips memanjang dengan Bumi, terletak dekat dengan salah satu ujung. Sejak satelit dipercepat oleh gravitasi, bergerak sangat cepat ketika dekat dengan planet kita. Ketika Anda menghapus kecepatan melambat, sehingga ia menghabiskan lebih banyak waktu di bagian atas orbit di terjauh dari tepi bumi, jarak yang bisa mencapai 40 ribu. Km. periode orbit adalah 12 jam, tapi sekitar dua-pertiga dari waktu satelit menghabiskan lebih dari satu belahan bumi. Seperti satelit orbit semi-sinkron melewati jalan yang sama setiap 24 jam. Hal ini digunakan untuk komunikasi di ujung utara atau selatan.

rendah Bumi

Kebanyakan satelit ilmiah, banyak meteorologi dan ruang stasiun berada di orbit Bumi rendah melingkar dekat-. kemiringan mereka tergantung pada memantau apa yang mereka lakukan. TRMM diluncurkan untuk memantau hujan tropis, sehingga memiliki kecenderungan yang relatif rendah (35 °), sementara sisanya di dekat khatulistiwa.

Banyak pengamatan dari satelit NASA memiliki hampir kutub orbit vysokonaklonnuyu. Pesawat ruang angkasa bergerak mengelilingi bumi dari kutub ke kutub dengan periode 99 menit. Separuh waktu itu melewati sisi siang planet, dan kembali ke malam pada tiang.

Sebagai gerakan satelit Bumi berputar di bawahnya. Pada saat unit memasuki bagian diterangi, itu adalah atas area yang berdekatan dengan daerah berlalunya orbit terakhir. Selama periode 24-jam satelit polar menutupi sebagian besar bumi dua kali, sekali di siang hari dan sekali di malam hari.

orbit Sun-sinkron

Sama seperti satelit geosynchronous harus berada di atas khatulistiwa, yang memungkinkan mereka untuk tetap berada pada satu titik, kutub-mengorbit memiliki kemampuan untuk tinggal dalam waktu yang sama. orbit mereka adalah matahari-sinkron - di persimpangan khatulistiwa pesawat ruang angkasa waktu surya lokal selalu sama. Sebagai contoh, Terra satelit menyilang Brasil selalu di 10:30. persimpangan berikutnya setelah 99 menit atas Ekuador atau Kolombia juga terjadi pada pukul 10.30 waktu setempat.

orbit Sun-sinkron diperlukan untuk ilmu pengetahuan, karena memungkinkan untuk mempertahankan sudut sinar matahari jatuh di permukaan bumi, meskipun akan bervariasi tergantung pada musim. konsistensi ini berarti bahwa para ilmuwan dapat membandingkan selama beberapa tahun tanpa harus khawatir tentang lompatan terlalu besar dalam meliput gambar satu kali dari planet tahun, yang dapat menciptakan ilusi perubahan. Tanpa orbit matahari-sinkron akan sulit untuk melacak mereka dari waktu ke waktu, dan untuk mengumpulkan informasi yang diperlukan untuk studi perubahan iklim.

Jalur satelit sangat terbatas. Jika pada ketinggian 100 km, orbit harus memiliki kemiringan 96 °. Setiap penyimpangan tidak dapat diterima. Karena hambatan dari atmosfer dan gaya tarik Matahari dan perubahan aparat orbit Bulan, itu harus teratur disesuaikan.

Dimasukkan ke dalam orbit: Peluncuran

Peluncuran membutuhkan energi, yang besarnya tergantung pada lokasi landasan peluncuran, ketinggian dan kemiringan lintasan masa depan gerakan. Untuk mencapai orbit terpencil, diperlukan untuk mengeluarkan lebih banyak energi. Satelit dengan kemiringan yang cukup (misalnya, kutub) lebih mengkonsumsi energi daripada yang berputar-putar di atas khatulistiwa. Dimasukkan ke dalam orbit dengan inklinasi rendah membantu rotasi bumi. Stasiun Luar Angkasa Internasional bergerak pada sudut 51,6397 °. Hal ini diperlukan untuk memastikan bahwa pesawat ruang angkasa dan rudal Rusia lebih mudah untuk mendapatkan padanya. Ketinggian ISS - 337-430 km. satelit kutub, di sisi lain, dengan cara pulsa dari Bumi tidak mendapatkan, sehingga mereka membutuhkan lebih banyak energi untuk mendaki jarak yang sama.

pengaturan

Setelah peluncuran satelit diperlukan untuk melakukan upaya untuk tetap pada orbit tertentu. Karena bumi bukanlah bola yang sempurna, gravitasinya lebih kuat di beberapa tempat. ketidakrataan ini, selain tarik matahari, bulan dan Jupiter (planet paling besar dari Tata Surya), mengubah kemiringan orbit. Sepanjang posisi hidupnya satelit GOES dikoreksi tiga atau empat kali. perangkat LEO NASA harus menyesuaikan kemiringan yang setiap tahunnya.

Selain itu, satelit dekat Bumi mempengaruhi atmosfer. Lapisan paling atas, meskipun sangat jarang, memiliki ketahanan yang cukup kuat untuk menarik mereka lebih dekat dengan Bumi. Efek gravitasi menyebabkan percepatan satelit. Seiring waktu, mereka dibakar dalam spiral tenggelam lebih rendah dan lebih cepat ke atmosfer, atau jatuh kembali ke Bumi.

hambatan udara lebih kuat ketika matahari aktif. Sama seperti udara di balon mengembang dan naik ketika dipanaskan, mengembang dan naik atmosfer ketika matahari memberikan energi tambahan. Jarang lapisan atmosfer naik dan mengambil tempat lebih padat mereka. Oleh karena itu, satelit yang mengorbit bumi harus mengubah posisinya sekitar empat kali setahun untuk mengimbangi tarik atmosfer. Ketika aktivitas matahari maksimum, posisi perangkat harus menyesuaikan setiap 2-3 minggu.

puing-puing ruang

Yang ketiga alasan, memaksa saya ke orbit - puing-puing ruang. Salah satu satelit komunikasi Iridium bertabrakan dengan pesawat ruang angkasa Rusia non-berfungsi. Mereka putus, menciptakan awan puing-puing yang terdiri dari lebih dari 2.500 bagian. Setiap item telah ditambahkan ke database, yang sekarang termasuk lebih dari 18.000 obyek asal antropogenik.

NASA hati-hati memonitor segala sesuatu yang bisa mendapatkan di jalan satelit, yaitu. A. Karena puing-puing telah berulang kali harus mengubah orbit.

insinyur Pusat Kontrol Misi memantau status satelit dan puing-puing ruang, yang dapat mengganggu gerakan dan yang diperlukan hati-hati merencanakan manuver mengelak. Rencana tim yang sama dan melakukan manuver untuk menyesuaikan kemiringan dan ketinggian satelit.