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A che altitudine satelliti volanti, il calcolo dell'orbita, la velocità e la direzione del movimento

Proprio come i sedili in teatro permettono aspetto diverso alla rappresentazione di varie orbite dei satelliti fornire prospettiva, ognuno dei quali ha il suo scopo. Alcuni sembrano essere appeso sopra il punto della superficie, che forniscono una panoramica costante di un lato della Terra, mentre l'altro girando intorno al nostro pianeta, un giorno spazzata su più sedi.


tipi di orbite

A che altitudine volando satelliti? Ci sono 3 tipi di orbite terrestri: alta, media e bassa. Alle alte più lontana dalla superficie sono generalmente molto tempo e alcuni satelliti di comunicazione. Satelliti in orbita orbita terrestre media includono la navigazione e la speciale progettato per il monitoraggio di una regione specifica. La maggior parte scientifica veicoli spaziali, tra cui il sistema di monitoraggio per la flotta di superficie della NASA Terra, è in orbita bassa.

Importa quanto alto satelliti volo dipende dalla velocità del loro movimento. Quando ci si avvicina alla gravità terrestre diventa movimento più forte e più veloce. Ad esempio, satellite della NASA Aqua richiede circa 99 minuti per giro del mondo a circa 705 km, e l'unità meteorologica, ad un telecomando 35786 km dalla superficie, richiederebbe 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Ad una distanza di 384,403 km dal centro della Terra della Luna compie un giro in 28 giorni.

paradosso aerodinamica

cambiamento quota satellitare modifica anche in una velocità orbita. Qui c'è un paradosso. Se l'operatore satellitare vuole aumentare la sua velocità, non può semplicemente eseguire i motori per l'accelerazione. Ciò aumenterà l'orbita (e altezza), che porterà ad una diminuzione della velocità. Invece, si dovrebbe far girare il motore nella direzione opposta del movimento del satellite, vale a dire. E. Per eseguire un'azione che rallentare veicolo in movimento sulla Terra. Tale azione si sposterà sottostante che aumenterà la velocità.

Caratteristiche orbite

Oltre l'altezza, il percorso di movimento del satellite è caratterizzata da eccentricità ed inclinazione. La prima riguarda la forma dell'orbita. Satellitari bassa muove eccentricità lungo una traiettoria di forma circolare. L'orbita eccentrica è ellittica. La distanza tra il veicolo spaziale sulla Terra dipende dalla sua posizione.

Inclinazione – l'angolo dell'orbita rispetto all'equatore. Il satellite, che è ruotato direttamente sopra l'equatore, ha una pendenza pari a zero. Se il veicolo spaziale passa sopra il poli nord e sud (geografici e magnetici non), la sua inclinazione è di 90 °.

Tutti insieme – l'altezza, l'eccentricità e l'inclinazione – determinano il movimento del satellite e simili dal suo punto di vista sarà simile alla terra.

alta della Terra

Quando il satellite raggiunge esattamente 42164 km dal centro della Terra (circa 36.000 Km. Dalla superficie), si entra nella zona dove si incontra l'orbita di rotazione del pianeta. Mentre la macchina si muove alla stessa velocità della Terra, cioè. E. Il suo periodo di rivoluzione è di 24 ore, sembra che rimanga al suo posto solo su longitudine, anche se può andare alla deriva da nord a sud. Questa orbita alta speciale si chiama geosincrona.

Le mosse satellite in un'orbita circolare direttamente sopra l'equatore (l'eccentricità e inclinazione zero) e rispetto alla Terra si è fermato. Egli è sempre trova sopra lo stesso punto sulla sua superficie.

orbita geostazionaria estremamente utile per il monitoraggio del tempo, come satelliti esso fornisce panoramica continuo della stessa superficie. Ogni pochi minuti, gli aiuti meteorologici, come ad esempio GOES, fornire informazioni su nuvole, il vapore acqueo e vento, e il costante flusso di informazioni è la base per il monitoraggio e le previsioni meteorologiche.

Inoltre, i dispositivi GEO possono essere utili per la comunicazione (telefonia, televisione, radio). Satelliti GOES forniscono ricerca di lavoro e faro di salvataggio, usato per aiutare nella ricerca di navi e aeromobili in difficoltà.

Infine, molti satelliti Terra vysokoorbitalnyh stanno monitorando l'attività solare e monitorare i livelli dei campi magnetici e la radiazione.

Il calcolo dell'altezza dell'orbita geostazionaria

Il satellite opera centripeta forza F p = (M v 1 2) / R e la forza gravitazionale F = t (GM 1 M 2) / R 2. Poiché queste forze sono uguali, è possibile equiparare i lati destro e tagliarli 1 M massa. Il risultato è l'equazione v = 2 (GM 2) / R. Quindi la velocità v = ((GM 2) / R) 1/2

Poiché l'orbita geostazionaria è una lunghezza cerchio 2πr velocità orbitale è v = 2πR / T.

Quindi, R 3 = T 2 GM / (4π 2).

Poiché T = 8,64×10 4, G = 6,673×10 -11 Nm 2 / kg 2, M = 5,98×10 24 kg, allora R = 4,23×10 7 m sottraendo R. raggio terrestre, pari 6,38×10 6 m, è possibile conoscere i satelliti altitudine volare appeso su un punto della superficie – 3,59×10 7 m.

punto di Lagrange

Altri Grandi orbite sono il punto di Lagrange, in cui la forza di gravità della Terra è compensata dalla forza di gravità del Sole. Tutto ciò che v'è, ugualmente attratto da questi corpi celesti e ruota con il nostro pianeta intorno alla stella.

Dei cinque punti lagrangiani nel sistema Sole-Terra, solo le ultime due, chiamato L5 e L4, sono stabili. Nel resto del satellite è come una palla equilibrio sulla cima di una collina ripida: ogni leggera perturbazione spingerlo. A rimanere in uno stato di equilibrio, la sonda ha bisogno di regolazione costante. Negli ultimi due punti dei satelliti Lagrange paragonato ad una palla in palla: anche dopo un forte disturbo, che tornerà.

L1 si trova tra la Terra e il Sole, permette satelliti che sono in esso, di avere una visione costante della nostra stella. L'osservatorio solare SOHO, satellite della NASA, l'Agenzia spaziale europea per tenere traccia del sole dal primo punto di Lagrange 1,5 milioni di chilometri dalla Terra.

L2 si trova alla stessa distanza dalla Terra, ma è dietro di lei. I satelliti in questa posizione richiede un solo scudo termico al riparo dalla luce del sole e di calore. Questo è un buon posto per telescopi spaziali, utilizzati per studiare la natura dell'Universo attraverso osservazioni della radiazione di fondo a microonde.

Un terzo punto di Lagrange trova di fronte alla terra sul lato opposto del sole, in modo che la luce è sempre tra lui e il nostro pianeta. Il satellite in questa posizione non sarà in grado di comunicare con la Terra.

Estremamente stabile punto di Lagrange quarto e quinto in percorso orbitale del pianeta nel 60 ° avanti e indietro la Terra.

Medium Earth Orbit

Essendo più vicino alla Terra, i satelliti si muovono più velocemente. Ci sono due orbita media terrestre: semi-sincrona, e "Lightning".

A che altitudine satelliti che vola in un'orbita semi-sincrona? È quasi circolare (bassa eccentricità) e rimosso ad una distanza 26560 km dal centro della terra (circa 20200 km sopra la superficie). Satellite a questa altitudine fa una rotazione completa ogni 12 ore. Almeno i suoi movimenti la Terra ruota sotto. Per 24 h ed interseca due punti identici sull'equatore. Questa orbita è coerente e altamente prevedibile. Il sistema utilizza Global Positioning GPS.

Orbit "lampo" (inclinazione 63,4 °) viene usato per osservare in alte latitudini. I satelliti geostazionari sono attaccati alla all'equatore, quindi non sono adatti per interurbane regioni settentrionali o meridionali. Questa orbita è molto eccentrica: la sonda si muove lungo un'ellisse allungata con la Terra, situato vicino a un bordo. Dal momento che il satellite è accelerato dalla forza di gravità, si muove molto rapidamente quando è vicino al nostro pianeta. Quando si elimina la velocità rallenta, così lui passa più tempo nella parte superiore dell'orbita nel più lontano dal bordo della Terra, la distanza che può raggiungere 40 mila. Km. periodo orbitale è di 12 ore, ma circa i due terzi del tempo del satellite spende più di un emisfero. Come il satellite semi-sincrona orbita passa attraverso lo stesso percorso ogni 24 ore. E 'utilizzato per la comunicazione nel lontano nord o sud.

basso della Terra

La maggior parte dei satelliti scientifici, molti stazione meteorologica e lo spazio sono in orbita terrestre bassa quasi circolare. La loro pendenza dipende da monitorare ciò che stanno facendo. TRMM stato lanciato per monitorare pioggia tropicale, quindi ha un'inclinazione relativamente bassa (35 °), pur restando in prossimità dell'equatore.

Molte osservazioni da satelliti della NASA hanno quasi polare vysokonaklonnuyu orbita. Il veicolo spaziale si muove intorno alla terra da un polo all'altro, con un periodo di 99 min. Metà del tempo che passa sopra il lato luce del pianeta, e tornare al notte sul palo.

Come il moto del satellite Terra ruota sotto. Quando l'unità entra nella porzione illuminata, è su un'area adiacente alla zona del passaggio della sua ultima orbita. Durante il periodo di 24 ore di satelliti polari coprire la maggior parte della Terra due volte, una di giorno e una volta di notte.

orbita eliosincrona

Proprio come i satelliti geostazionari devono essere al di sopra dell'equatore, permettendo loro di rimanere su un punto, in orbita polare hanno la capacità di rimanere in una sola volta. La loro orbita è eliosincrona – all'incrocio tra l'ora solare locale dell'equatore veicolo spaziale è sempre lo stesso. Ad esempio, satellite Terra attraversa il Brasile sempre alle ore 10.30. Prossimo incrocio dopo 99 minuti oltre l'Ecuador o la Colombia si verifica anche alle 10:30 ora locale.

orbita eliosincrona è necessaria per la scienza, in quanto permette di mantenere l'angolo della luce che cade sulla superficie della Terra, anche se varia a seconda della stagione. Questa coerenza significa che gli scienziati possono confrontare per diversi anni, senza doversi preoccupare troppo grandi salti in che copre le immagini di una volta degli anni pianeta, che possa dare l'illusione del cambiamento. Senza l'orbita eliosincrona sarebbe difficile tenere traccia di loro nel corso del tempo, e di raccogliere le informazioni necessarie per lo studio dei cambiamenti climatici.

Il percorso del satellite è molto limitata. Se si trova ad un'altitudine di 100 km, l'orbita deve avere una pendenza di 96 °. Qualsiasi deviazione è inaccettabile. Poiché la resistenza dell'atmosfera e la forza di attrazione del Sole e l'apparato cambiando l'orbita della Luna, esso deve essere regolato con regolarità.

Messo in orbita: lancio

Il lancio richiede energia, il cui importo dipende dalla posizione della piattaforma di lancio, l'altezza e l'inclinazione del futuro traiettoria del suo movimento. Per raggiungere l'orbita remoto, è necessario spendere più energia. Satelliti con notevole inclinazione (ad esempio, polare) è più che consumano energia di quelli girando sopra l'equatore. Messo in orbita con una bassa inclinazione di aiutare rotazione della Terra. La Stazione Spaziale Internazionale si sta muovendo con un angolo 51,6397 °. Ciò è necessario per garantire che la navetta spaziale ei missili russi erano più facili per arrivare a lei. L'altezza della ISS – 337-430 km. satelliti polari, d'altra parte, mediante il polso della Terra non si ottiene, in modo che richiedono più energia per scalare la stessa distanza.

registrazione

Dopo il lancio del satellite è necessario compiere sforzi per tenerlo a una certa orbita. Dal momento che la Terra non è una sfera perfetta, la sua gravità è più forte in alcuni luoghi. Questa irregolarità, oltre alla attrazione del sole, della luna e Giove (il pianeta più massiccio del Sistema Solare), cambia l'inclinazione dell'orbita. Nel corso della sua posizione di vita VA satelliti corretti tre o quattro volte. dispositivi LEO NASA dovrebbero regolare la sua inclinazione ogni anno.

Inoltre, i satelliti vicino alla Terra colpisce l'atmosfera. Gli strati più superficiali, anche se piuttosto scarse, hanno una forte resistenza abbastanza per attirare loro più vicino alla Terra. L'effetto della gravità porta ad un'accelerazione dei satelliti. Nel corso del tempo, vengono bruciati in una spirale che affonda più basso e più veloce in atmosfera, o cadono sulla Terra.

la resistenza dell'aria è più forte quando il sole è attiva. Proprio come l'aria nel pallone si espande e si alza quando riscaldato, si espande e si alza l'atmosfera quando il sole dà energia supplementare. Radi strati atmosferici ascendono e prendono il posto più densa. Pertanto, i satelliti in orbita intorno alla terra deve modificare la sua posizione circa quattro volte l'anno per compensare resistenza atmosferica. Quando massima attività solare, la posizione del dispositivo deve regolare ogni 2-3 settimane.

detriti spaziali

La terza ragione, costringendomi in orbita – detriti spaziali. Una delle comunicazioni via satellite Iridium in collisione con un veicolo spaziale russo non funzionante. Hanno rotto, creando una nuvola di detriti costituito da più di 2.500 parti. Ogni elemento è stato aggiunto al database, che ora include più di 18.000 oggetti di origine antropica.

NASA monitora con attenzione tutto ciò che potrebbe ottenere nel modo di satelliti, vale a dire. A. A causa di detriti hanno più volte dovuto cambiare orbita.

ingegneri centro Mission controllo monitorare lo stato dei satelliti e detriti spaziali, che possono interferire con il movimento e come richiesto pianificare attentamente manovre evasive. Gli stessi piani del team e esegue manovre per regolare l'inclinazione e l'altezza del satellite.