Em que altitude satélites voando, cálculo órbita, velocidade e direção do movimento

Assim como os assentos no teatro permitem olhar diferente para a representação de diversas órbitas dos satélites fornecem perspectiva, cada um dos quais tem sua própria finalidade. Alguns parecem ser pendurado sobre o ponto da superfície, eles fornecem uma visão constante de um lado da Terra, enquanto o outro circulando em torno de nosso planeta, um dia de varredura por vários locais.

tipos de órbitas

Em que altitude voando satélites? Existem 3 tipos de órbitas da terra: alta, média e baixa. Em alta mais distante da superfície são geralmente muito tempo e alguns satélites de comunicação. Satélites em órbita órbita média incluem navegação e especial projetado para monitorar uma região específica. Mais científica nave espacial, incluindo o sistema de monitoramento da frota de superfície da NASA Terra, está em uma órbita baixa.

Importa como satélites voando alta depende da velocidade do seu movimento. Quando você se aproxima a gravidade da Terra se torna mais forte e mais rápido movimento. Por exemplo, a NASA satélite Aqua leva cerca de 99 minutos para voar ao redor do planeta em cerca de 705 km, ea unidade meteorológica, a um remoto 35786 km da superfície, seria necessário 23 horas, 56 minutos e 4 segundos. A uma distância de 384.403 km do centro da Terra a Lua completa uma revolução em 28 dias.

paradoxo aerodinâmico

mudança de altitude satélite também modifica-lo em uma velocidade de órbita. Aqui há um paradoxo. Se o operador de satélites quer aumentar sua velocidade, ele não pode simplesmente executar os motores para a aceleração. Isto irá aumentar a órbita (e altura), que irá conduzir a uma diminuição da velocidade. Em vez disso, você deve executar o motor na direção oposta do movimento do satélite, ou seja. E. Para executar uma ação que iria atrasar veículo em movimento na Terra. Tal ação irá movê-lo abaixo que irá aumentar a velocidade.

características órbitas

Além da altura, o caminho de movimento do satélite é caracterizado pela excentricidade e inclinação. A primeira refere-se à forma da órbita. Satélite baixos movimentos de excentricidade ao longo de uma trajetória perto de circular. A órbita excêntrica é elíptica. A distância da nave espacial à Terra depende de sua posição.

Inclinação – o ângulo da órbita com relação ao equador. O satélite, que é girada diretamente sobre o equador, tem uma inclinação zero. Se a nave espacial passa sobre os pólos norte e sul (geográficos e magnéticos não), sua inclinação é de 90 °.

Todos juntos – altura, excentricidade e inclinação – determinar o movimento do satélite e similares a partir de seu ponto de vista será parecido com a Terra.

De alta Terra

Quando o satélite atinge exatamente 42164 km do centro da Terra (cerca de 36 mil. Km da superfície), ele entra na zona onde se encontra com a órbita de rotação do planeta. Como a máquina se move na mesma velocidade que a Terra, o que é. E. Seu período de revolução é de 24 horas, parece que ele permanece no lugar apenas em longitude, embora possa derivar de norte a sul. Esta órbita alta especial é chamado geoestacionária.

Os movimentos de satélites em órbita circular directamente acima do equador (a excentricidade e inclinação de zero) e em relação à terra fica parada. Ele está sempre situado acima do mesmo ponto em sua superfície.

órbita geoestacionária extremamente valioso para monitoramento do tempo, como os respectivos satélites fornecem visão contínua da mesma área de superfície. A cada poucos minutos, as ajudas meteorológicas, tais como o VAI, fornecem informações sobre nuvens, vapor de água e do vento, e o fluxo constante de informação é a base para a monitorização e previsão do tempo.

Além disso, os dispositivos de GEO pode ser útil para a comunicação (telefonia, televisão, rádio). Os satélites GOES fornecem procura de emprego e farol de resgate, utilizada para auxiliar na busca de navios e aeronaves em perigo.

Finalmente, muitos satélites da Terra vysokoorbitalnyh estão monitorando a atividade solar e monitorar os níveis de campos magnéticos e radiação.

O cálculo da altura da órbita geoestacionária

O satélite opera centrípeta força F _p = (M v ₁ ²⁾ / R e a força gravitacional F _t = (GM ₁ M ₂₎ / ^R2. Uma vez que estas forças são iguais, é possível equiparar os lados direito e corte-os em massa ₁ M. O resultado é a equação v = ² (GM ²⁾ / R. Por isso, a velocidade v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

Uma vez que a órbita geoestacionária é um comprimento círculo 2πr velocidade orbital é v = 2πR / T.

Assim, ^R3 = T ² GM / (4π ^2).

Como T = 8,64×10 ^4, L = 6,673×10 ^-11 Nm ² / kg, ^2, M = 5,98×10 ²⁴ kg, então R = 4,23×10 ⁷ m subtraindo R. raio da Terra, igual 6,38×10 ⁶ m, é possível conhecer os satélites altitude mosca pendurado sobre um ponto da superfície – 3,59×10 ⁷ m.

ponto de Lagrange

Outros Grandes órbitas são o ponto de Lagrange, onde a força da gravidade da Terra é compensada pela gravidade do Sol. Tudo o que existe, igualmente atraídos para esses corpos celestes e gira com o nosso planeta em torno da estrela.

Dos cinco pontos de Lagrange do sistema Sol-Terra, apenas os dois últimos, chamado de L5 e L4, são estáveis. No resto do satélite é como uma bola equilibrada no topo de uma colina íngreme: qualquer ligeira perturbação vai empurrá-lo. Para permanecer em um estado de equilíbrio, a espaçonave está na necessidade de ajustes constantes. Nos dois últimos pontos dos satélites de Lagrange comparada a uma bola na bola: mesmo depois de uma perturbação forte, eles vão voltar.

L1 está localizado entre a Terra eo Sol, permite que os satélites que estão em-lo, para ter uma visão constante da nossa estrela. O observatório solar SOHO, satélite da NASA, a Agência Espacial Europeia para acompanhar o sol desde o primeiro ponto 1,5 milhões de quilômetros da Terra Lagrange.

L2 está localizado na mesma distância da Terra, mas está por trás dela. Satélites em este local requer apenas um escudo térmico para proteger da luz solar e do calor. Este é um bom lugar para telescópios espaciais, usados para estudar a natureza do Universo por meio de observações da radiação de fundo de microondas.

Um terceiro ponto de Lagrange localizado em frente da Terra, do outro lado do sol, de modo que a luz está sempre entre ele e nosso planeta. O satélite nesta posição não será capaz de se comunicar com a Terra.

quarto e quinto ponto Lagrange extremamente estável em órbita do planeta em 60 ° à frente e atrás Terra.

órbita média

Sendo mais perto da Terra, os satélites se movem mais rapidamente. Há dois órbita terrestre média: semi-síncrono, e "Lightning".

Em que altitude voando satélites em órbita semi-síncrono? É quase circular (baixa excentricidade) e removido para uma distância de 26560 km de centro da terra (cerca de 20200 km acima da superfície). Satélite a esta altitude faz uma rotação completa a cada 12 horas. Pelo menos seus movimentos a Terra gira embaixo. Por 24 h e cruza dois pontos idênticos no equador. Esta órbita é consistente e altamente previsível. O sistema usa de posicionamento global GPS.

Orbit "relâmpago" (inclinação 63,4 °) é usado para observar em latitudes elevadas. satélites geoestacionários estão ligados ao equador, para que eles não são adequados para longa distância regiões do norte ou do sul. Isto é bastante órbita excêntrica: a sonda se desloca ao longo de uma elipse alongada com o Terra, localizado perto de uma borda. Como o satélite é acelerado pela gravidade, move-se muito rapidamente quando se está perto de nosso planeta. Ao excluir a velocidade diminui, por isso ele passa mais tempo no topo da órbita no mais distante da borda da Terra, a distância a que pode chegar a 40 mil. Km. período orbital é de 12 horas, mas cerca de dois terços do tempo o satélite gasta mais de um hemisfério. Como a órbita do satélite semi-síncrono passa pelo mesmo caminho cada 24 horas. Ele é usado para a comunicação no extremo norte ou sul.

baixa da Terra

A maioria dos satélites científicos, muitos meteorológica e espaço estação estão na órbita quase circular baixa da Terra. Sua inclinação depende de monitorar o que eles estão fazendo. TRMM foi lançado para monitorizar tropical, por isso tem uma inclinação relativamente baixo (35 °), mantendo-se perto do equador.

Muitas observações de satélites da NASA têm vysokonaklonnuyu órbita quase polar. Os nave se move em torno da terra a partir de um pólo ao outro com um período de 99 min. Metade do tempo que passa sobre o lado da luz natural do planeta, e reverter a noite no pólo.

Como o movimento do satélite Terra gira embaixo. No momento em que a unidade entra na porção iluminada, isto é ao longo de uma área adjacente à área da passagem da sua última órbita. Durante o período de 24 horas de satélites polares cobrir a maior parte da Terra duas vezes, uma vez por dia e outra à noite.

órbita sincronizada com o Sol

Assim como satélite geoestacionário deve estar acima do equador, o que lhes permite permanecer em um ponto, de órbita polar tem a capacidade de permanecer no mesmo tempo. Sua órbita é sincronizada com o Sol – na intersecção da nave espacial equador tempo solar local é sempre a mesma. Por exemplo, satélite Terra atravessa o Brasil sempre às 10h30. Próximo cruzamento após 99 min sobre o Equador ou Colômbia também ocorre às 10:30 hora local.

órbita sincronizada com o Sol é necessário para a ciência, já que permite manter o ângulo da luz solar que cai na superfície da Terra, embora possa variar dependendo da época. Esta consistência significa que os cientistas podem comparar por vários anos, sem ter que se preocupar muito grandes saltos em cobrindo as imagens de uma só vez dos anos planeta, o que pode criar a ilusão de mudança. Sem a órbita sincronizada com o Sol seria difícil manter o controle deles ao longo do tempo, e para coletar as informações necessárias para o estudo das mudanças climáticas.

O caminho do satélite é muito limitado. Se for a uma altitude de 100 km, a órbita deve ter uma inclinação de 96 °. Qualquer desvio é inaceitável. Desde a resistência da atmosfera e a força de atração do Sol e aparelho de mudança de órbita da Lua, ele deve ser ajustada regularmente.

Colocado em órbita: Lançamento

O lançamento requer energia, cujo montante depende da localização da plataforma de lançamento, a altura ea inclinação da trajetória futura do seu movimento. Para atingir a órbita remoto, ele é obrigado a gastar mais energia. Satélites com inclinação considerável (por exemplo, polar) é mais consumo de energia do que aqueles circulando ao longo do equador. Colocado em órbita com uma baixa inclinação de ajudar a rotação da Terra. A Estação Espacial Internacional está se movendo em um ângulo 51,6397 °. Isso é necessário para garantir que o ônibus espacial e os mísseis russos foram mais fácil para chegar até ela. A altura da ISS – 337-430 km. satélites polares, por outro lado, por meio do pulso da Terra não conseguir, então eles requerem mais energia para subir a mesma distância.

ajuste

Após o lançamento do satélite é necessário fazer esforços para mantê-lo em uma determinada órbita. Desde que a Terra não é uma esfera perfeita, sua gravidade é mais forte em alguns lugares. Esta desigualdade, além da atração do Sol, a Lua e Júpiter (o planeta de maior massa do Sistema Solar), altera a inclinação da órbita. Ao longo de sua posição vitalícia satélites GOES corrigido três ou quatro vezes. dispositivos LEO NASA deve ajustar a sua inclinação anualmente.

Além disso, os satélites próximos da Terra afeta a atmosfera. As camadas superiores, embora bastante escassa, têm uma resistência forte o suficiente para atraí-los mais perto da Terra. O efeito da gravidade leva a uma aceleração de satélites. Com o tempo, eles são queimados em uma espiral afundando mais e mais rápido para a atmosfera, ou cair de volta à Terra.

a resistência do ar é mais forte quando o sol está ativo. Assim como o ar no balão se expande e sobe quando aquecido, se expande e sobe atmosfera quando o sol dá-lhe energia adicional. Esparsas camadas atmosféricas subir e tomar o seu lugar mais denso. Portanto, os satélites que orbitam a terra deve mudar sua posição sobre quatro vezes por ano para compensar o arrasto atmosférico. Quando máximo de actividade solar, a posição do dispositivo tem que ajustar a cada 2-3 semanas.

detritos espaciais

A terceira razão, obrigando-me em órbita – detritos espaciais. Uma das comunicações por satélite Iridium colidiram com uma nave russa não-funcionamento. Eles se separaram, criando uma nuvem de detritos que consiste de mais de 2.500 peças. Cada item foi adicionado ao banco de dados, que agora inclui mais de 18.000 objetos de origem antropogênica.

NASA monitora cuidadosamente tudo o que poderia ficar no caminho de satélites, ie. A. Devido a detritos têm repetidamente teve que mudar órbita.

engenheiros Centro de Controle da Missão monitorar o status dos satélites e lixo espacial, o que pode interferir com o movimento e, conforme necessário planejar cuidadosamente manobras evasivas. Os mesmos planos da equipe e executa manobras para ajustar a inclinação e altura do satélite.