A qué altura satélites que vuelan, el cálculo de la órbita, la velocidad y dirección del movimiento

Al igual que los asientos en el teatro permiten mirada diferente a la representación de las diversas órbitas de los satélites proporcionan perspectiva, cada uno de los cuales tiene su propio propósito. Algunos parecen estar colgando sobre el punto de la superficie, que proporcionan una visión constante de un lado de la Tierra, mientras que el otro dando vueltas alrededor de nuestro planeta, un día de barrido a través de múltiples ubicaciones.

tipos de órbitas

¿A qué altura de vuelo satélites? Hay 3 tipos de órbitas terrestres: alta, media y baja. A alta más alejada de la superficie son generalmente muchos tiempo y algunos satélites de comunicación. Los satélites que orbitan alrededor de la órbita terrestre media incluyen navegación y especial diseñado para el control de una región específica. La mayor parte científica nave espacial, incluyendo el sistema de seguimiento de la flota de superficie de tierra de la NASA, está en una órbita baja.

Importa cómo los satélites que vuelan arriba depende de la velocidad de su movimiento. Al acercarse a la gravedad de la Tierra se vuelve más fuerte y más rápido movimiento. Por ejemplo, satélite de la NASA del Aqua toma cerca de 99 minutos para volar alrededor del planeta a unos 705 kilometros, y la unidad de meteorología, a una distancia 35.786 kilometros de la superficie, que requeriría 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. A una distancia de 384.403 km del centro de la Tierra a la Luna completa una revolución en 28 días.

paradoja aerodinámica

satélite cambio de altitud también se modifica en una velocidad de órbita. Aquí hay una paradoja. Si el operador de satélites quiere aumentar su velocidad, no puede simplemente ejecutar los motores de aceleración. Esto aumentará la órbita (y altura), lo que conducirá a una disminución en la velocidad. En su lugar, usted debe funcionar el motor en la dirección opuesta del movimiento del satélite, es decir. E. Para llevar a cabo una acción que reducir la velocidad del vehículo en movimiento en la Tierra. Tal acción se moverá a continuación que aumentará la velocidad.

órbitas características

Además de la altura, la trayectoria del movimiento del satélite se caracteriza por la excentricidad e inclinación. La primera se refiere a la forma de la órbita. Excentricidad de satélite se mueve a lo largo de una trayectoria de baja cerca de circular. La órbita excéntrica es elíptica. La distancia de la nave espacial a la Tierra depende de su posición.

Inclinación – el ángulo de la órbita con respecto al ecuador. El satélite, que se hace girar directamente sobre el ecuador, tiene una pendiente cero. Si la nave espacial pasa sobre el polo sur (geográficos y magnéticos norte y no), su inclinación es de 90 °.

Todos juntos – la altura, la excentricidad e inclinación – determinan el movimiento del satélite y similares, desde su punto de vista se parecerá a la tierra.

terrestre alta

Cuando el satélite alcanza exactamente 42.164 kilometros del centro de la tierra (cerca de 36 mil. Km de la superficie), que entra en la zona donde se encuentra con la órbita de rotación del planeta. A medida que la máquina se mueve a la misma velocidad que la Tierra, es decir. E. Su periodo de revolución es de 24 horas, parece que se queda en su lugar sólo en longitud, aunque puede desplazarse de norte a sur. Esta alta órbita geosíncrona especial se llama.

El satélite se mueve en una órbita circular directamente por encima del ecuador (la excentricidad e inclinación de cero) y en relación con la Tierra se detiene. Él siempre se encuentra por encima del mismo punto en su superficie.

órbita geoestacionaria extremadamente valiosa para el monitoreo del tiempo, ya que la satélites proporcionan la misma visión general continua de la misma superficie. Cada pocos minutos, las ayudas a la meteorología, tales como el GOES, proporcionar información sobre las nubes, vapor de agua y el viento, y el flujo constante de información es la base para el seguimiento y la predicción del tiempo.

Además, los dispositivos de GEO pueden ser útiles para la comunicación (telefonía, televisión, radio). Satélites GOES proporcionan la búsqueda de empleo y la baliza de rescate, que se utiliza para ayudar en la búsqueda de los buques y las aeronaves en peligro.

Por último, muchos satélites de la Tierra vysokoorbitalnyh están monitoreando la actividad solar y monitorear los niveles de los campos magnéticos y radiación.

El cálculo de la altura de la órbita geoestacionaria

El satélite opera centrípeta fuerza F _p = (M v ₁ ²⁾ / R y la fuerza gravitacional F _t = (GM ₁ M ₂₎ / R ^2. Dado que estas fuerzas son iguales, es posible equiparar los lados derecho y cortarlas en masa M _1. El resultado es la ecuación v = ² (GM ²⁾ / R. Por lo tanto la velocidad v = ((GM ₂₎ / R) ^media

Desde la órbita geoestacionaria es una longitud círculo 2pr velocidad orbital es v = 2pr / T.

Por lo tanto, R ³ = T ² GM / (4π ^2).

Desde T = 8,64×10 ^4, G = 6,673×10 ^-11 Nm ² / kg ^2, M = 5,98×10 ²⁴ kg, entonces R = 4,23×10 ⁷ m restando de R. radio de la Tierra, igual 6,38×10 ⁶ m, es posible conocer los satélites altitud mosca que cuelga en un punto de la superficie – 3,59×10 ⁷ m.

punto de Lagrange

Otras órbitas Grandes son el punto de Lagrange, donde la fuerza de gravedad de la Tierra se ve compensada por la gravedad del Sol. Todo lo que hay, igualmente atraído por estos cuerpos celestes y gira con nuestro planeta alrededor de la estrella.

De los cinco puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra, solamente las dos últimas, llamado el L5 y L4, son estables. En el resto del satélite es como una pelota en equilibrio sobre la parte superior de una colina empinada: cualquier pequeña perturbación de la empujará. Para permanecer en un estado de equilibrio, la nave espacial está en la necesidad de un ajuste constante. En los dos últimos puntos de los satélites de Lagrange asemeja a una bola en la pelota: incluso después de una perturbación fuerte, van a volver.

L1 se encuentra entre la Tierra y el Sol, permite que los satélites que están en ella, para tener una visión constante de nuestra estrella. El observatorio solar SOHO, satélite de la NASA, la Agencia Espacial Europea para seguir al sol desde el primer punto 1.5 millones de kilómetros de la Tierra Lagrange.

L2 se encuentra a la misma distancia de la Tierra, pero está detrás de ella. Los satélites en esta ubicación requiere sólo un escudo térmico para protegerlo de la luz del sol y el calor. Este es un buen lugar para los telescopios espaciales, que se utiliza para estudiar la naturaleza del Universo a través de observaciones de la radiación de fondo de microondas.

Un tercer punto de Lagrange situado en frente de la tierra en el otro lado del sol, por lo que la luz es siempre entre él y nuestro planeta. El satélite en esta posición no será capaz de comunicarse con la Tierra.

Extremadamente estable cuarto y quinto punto de Lagrange en la trayectoria orbital del planeta en 60 ° por delante y por detrás de la Tierra.

órbita terrestre media

Estar más cerca de la Tierra, los satélites se mueven más rápido. Hay dos órbita terrestre media: semisincrónica, y "Rayo".

A qué altura satélites volando en una órbita semisincrónica? Es casi circular (baja excentricidad) y retirado a una distancia 26560 km desde el centro de la tierra (alrededor de 20.200 kilometros por encima de la superficie). Satélite a esta altura hace una rotación completa cada 12 horas. Por lo menos sus movimientos la Tierra gira debajo. Durante 24 h y se cruza dos puntos idénticos en el ecuador. Esta órbita es consistente y altamente predecible. El sistema utiliza posicionamiento global GPS.

Orbit "Lightning" (inclinación 63,4 °) se utiliza para observar en latitudes altas. Los satélites geoestacionarios están asociadas a la línea ecuatorial, por lo que no son adecuados para las regiones norte y sur de larga distancia. Esta órbita es bastante excéntrica: la nave espacial se mueve a lo largo de una elipse alargada con la Tierra, situado cerca de un borde. Dado que el satélite es acelerado por la gravedad, se mueve muy rápidamente cuando está cerca de nuestro planeta. Cuando se elimina la velocidad se ralentiza, lo que pasa más tiempo en la parte superior de la órbita en el más alejado del borde de la Tierra, la distancia a la que puede llegar a los 40 mil. Km. periodo orbital es de 12 horas, pero alrededor de dos tercios del tiempo se pasa el satélite sobre un hemisferio. Al igual que el satélite semisincrónica órbita pasa por el mismo camino cada 24 horas. Se utiliza para la comunicación en el extremo norte o sur.

terrestre baja

La mayoría de los satélites científicos, muchos estación meteorológica y el espacio están en la órbita casi circular bajo tierra. Su inclinación depende de monitoreo de lo que están haciendo. TRMM fue lanzado para el seguimiento de la lluvia tropical, por lo que tiene una inclinación relativamente baja (35 °), sin dejar de ser cerca del ecuador.

Muchas observaciones de los satélites de la NASA tienen vysokonaklonnuyu órbita casi polar. La nave espacial se mueve alrededor de la tierra de polo a polo con un período de 99 min. La mitad del tiempo que pasa sobre el lado diurno del planeta, y volver a la noche en el poste.

A medida que el movimiento de la Tierra por satélite gira debajo. En el momento en que la unidad entre la porción iluminada, es sobre un área adyacente a la zona del paso de su última órbita. Durante el período de 24 horas de satélites polares cubrir la mayor parte de la Tierra dos veces, una vez por día y una vez por la noche.

órbita sincronizada con el sol

Al igual que los satélites geoestacionarios deben estar por encima del ecuador, que les permite permanecer en un punto, en órbita polar tiene la capacidad de permanecer en el mismo tiempo. Su órbita está sincronizada con el sol – en la intersección de la línea ecuatorial nave espacial hora solar local es siempre la misma. Por ejemplo, Terra satélite cruza sobre Brasil siempre a las 10:30 horas. Siguiente intersección después de 99 min más de Ecuador o Colombia también se produce a las 10:30 hora local.

órbita sincronizada con el sol es necesario para la ciencia, ya que permite mantener el ángulo de la luz solar que cae sobre la superficie de la Tierra, aunque puede variar dependiendo de la temporada. Esta consistencia significa que los científicos pueden comparar por varios años sin tener que preocuparse demasiado grandes saltos en la cobertura de las imágenes de una sola vez de los años planeta, que pueden crear la ilusión de cambio. Sin la órbita sincronizada con el sol que sería difícil hacer un seguimiento de ellos con el tiempo, y para recoger la información necesaria para el estudio del cambio climático.

La trayectoria del satélite es muy limitado. Si se trata a una altitud de 100 km, la órbita debe tener una pendiente de 96 °. Cualquier desviación es inaceptable. Dado que la resistencia de la atmósfera y la fuerza de atracción del Sol y de dispositivo de cambio de la órbita de la Luna, que se debe ajustar periódicamente.

Poner en órbita: Lanzamiento

La puesta en marcha requiere energía, cuyo importe depende de la localización de la plataforma de lanzamiento, la altura y la pendiente de la trayectoria futura de su movimiento. Para alcanzar la órbita a distancia, se requiere que gastar más energía. Satélites con inclinación considerable (por ejemplo, polar) es más de consumo de energía que los círculos sobre el ecuador. Puesto en órbita con una baja inclinación de ayudar a la rotación de la Tierra. La Estación Espacial Internacional está moviendo en un ángulo 51,6397 °. Esto es necesario para asegurar que el transbordador espacial y los misiles rusos eran más fáciles para llegar a ella. La altura de la ISS – 337 a 430 km. satélites polares, por otro lado, mediante el pulso de la Tierra no reciben, por lo que requieren más energía para subir a la misma distancia.

ajuste

Después del lanzamiento del satélite es necesario realizar esfuerzos para mantenerlo a una cierta órbita. Dado que la Tierra no es una esfera perfecta, su gravedad es más fuerte en algunos lugares. Esta desigualdad, además de la atracción del Sol, la Luna y Júpiter (el planeta más masivo del Sistema Solar), cambia la inclinación de la órbita. A lo largo de su vida útil posición de satélites GOES corregidos tres o cuatro veces. LEO dispositivos de la NASA deben ajustar su inclinación al año.

Además, los satélites cercanos a la Tierra afecta a la atmósfera. Las capas superiores, aunque bastante escasa, tienen una fuerte resistencia suficiente para acercarlos a la Tierra. El efecto de la gravedad conduce a una aceleración de satélites. Con el tiempo, se queman en una espiral que se hunde más bajo y más rápido a la atmósfera, o caen de nuevo a la Tierra.

La resistencia del aire es más fuerte cuando el sol está activo. Al igual que el aire en el globo se expande y se eleva cuando se calienta, se expande y se eleva atmósfera cuando el sol da energía adicional. Dispersas capas atmosféricas ascienden y toman su lugar más densa. Por lo tanto, los satélites que orbitan alrededor de la tierra debe cambiar su posición sobre cuatro veces al año para compensar la resistencia atmosférica. Cuando máxima actividad solar, la posición del dispositivo tiene que ajustar cada 2-3 semanas.

La basura espacial

La tercera razón, obligándome en órbita – desechos espaciales. Una de las comunicaciones por satélite Iridium chocó con una nave espacial rusa que no funciona. Se separaron, creando una nube de restos que consiste en más de 2.500 partes. Cada artículo se ha añadido a la base de datos, que ahora incluye más de 18.000 objetos de origen antropogénico.

NASA vigila cuidadosamente todo lo que podía conseguir de la manera de los satélites, es decir. A. Debido a los desechos han tenido varias veces para cambiar la órbita.

ingenieros centro de control supervisan el estado de los satélites y basura espacial, que puede interferir con el movimiento y según sea necesario planificar cuidadosamente las maniobras evasivas. Los mismos planes del equipo y realiza maniobras para ajustar la inclinación y la altura del satélite.