في ما ارتفاع الأقمار الصناعية الطيران، وحساب المدار، سرعة واتجاه حركة

كما أن المقاعد في المسرح تسمح نظرة مختلفة في تمثيل مدارات مختلفة من الأقمار الصناعية توفر المنظور، كل منها له أغراضه الخاصة. ويبدو أن البعض لتكون معلقة فوق نقطة على السطح، لأنها توفر لمحة مستمرة من جانب واحد من الأرض، في حين أن الآخر تدور حول كوكبنا، اكتساح يوم واحد على مواقع متعددة.

أنواع المدارات

في ما علو تحلق الأقمار الصناعية؟ هناك 3 أنواع من مدارات الأرض: عالية ومتوسطة ومنخفضة. في أقصى ارتفاع من سطح عموما كثير من بعض أقمار الاتصالات الطقس و. وتشمل الأقمار الصناعية التي تدور مدار الأرض المتوسط الملاحة وتصميم خاص لرصد منطقة معينة. معظم العلمية المركبة الفضائية، بما في ذلك نظام مراقبة لأسطول سطح الأرض ناسا، هي في مدار منخفض.

مهما كانت الأقمار الصناعية تحلق عاليا يعتمد على سرعة حركتها. كما يمكنك الاقتراب من جاذبية الأرض تصبح حركة أقوى وأسرع. على سبيل المثال، يأخذ ناسا الفضائية أكوا حوالي 99 دقيقة لتحلق حولها كوكب الأرض بحوالي 705 كم، ووحدة الأرصاد الجوية، إلى 35786 كم عن بعد من على سطح الأرض، فإنه يتطلب 23 ساعة، 56 دقيقة و 4 ثوان. على مسافة 384403 كيلومترا من مركز الأرض يكمل القمر دورة واحدة في 28 يوما.

المفارقة الهوائية

تغيير ارتفاع الأقمار الصناعية أيضا يعدل في سرعة المدار. هنا ثمة مفارقة. إذا كان مشغل الأقمار الصناعية يريد زيادة سرعته، وقال انه لا يمكن فقط تشغيل محركات التسارع. سيؤدي هذا إلى زيادة المدار (والارتفاع)، الأمر الذي سيؤدي إلى انخفاض في سرعة. بدلا من ذلك، يجب تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس لحركة القمر الصناعي، أي. E. لإجراء عمل من شأنه أن يبطئ السيارة تتحرك على الأرض. ومثل هذا العمل تحريكه دون ذلك سيزيد من سرعة.

ميزات مدارات

بالإضافة إلى الارتفاع، ويتميز مسار حركة القمر الصناعي عن طريق الانحراف والميل. الأولى تتعلق شكل المدار. الأقمار الصناعية منخفضة التحركات الانحراف على طول مسار بالقرب من الدائري. في مدار غير مألوف هو بيضاوي الشكل. المسافة من المركبات الفضائية إلى الأرض يعتمد على موقفها.

الميل - زاوية المدار بالنسبة إلى خط الاستواء. الأقمار الصناعية، والتي يتم تدويرها مباشرة فوق خط الاستواء، لديه ميل الصفر. إذا مرت المركبة الفضائية على القطبين الشمالي والجنوبي (الجغرافية والمغناطيسية لا)، ميلها 90 درجة.

كل ذلك معا - ارتفاع، الانحراف والميل - تحديد حركة القمر الصناعي وما شابه ذلك من وجهة نظره ستبدو الأرض.

عالية من الأرض

عندما يصل القمر الصناعي بالضبط 42164 كم من مركز الأرض (حوالي 36 ألف كم من السطح)، فإنه يدخل المنطقة حيث يلتقي مدار دوران الكوكب. بينما يتحرك الجهاز في نفس سرعة الأرض، وهذا هو. فترة E. به الثورة هو 24 ساعات، يبدو أن يبقى في مكانه على خط الطول الوحيد، على الرغم من أنه قد تنجرف من الشمال إلى الجنوب. وهذا ما يسمى مدار مرتفع خاص المدار المتزامن مع الأرض.

التحركات الأقمار الصناعية في مدار دائري مباشرة فوق خط الاستواء (الانحراف والميل صفر) وبالنسبة للأرض لا يزال قائما. ويقع دائما فوق نفس النقطة على سطحه.

المدار قيمة للغاية لرصد الأحوال الجوية، والأقمار الصناعية في هذا الشأن تقدم نظرة عامة مستمرة من المساحة نفسها. كل بضع دقائق، ومساعدات الأرصاد الجوية، مثل GOES، وتوفير المعلومات حول السحب وبخار الماء والرياح وتدفق مستمر للمعلومات هو الأساس لرصد والتنبؤ بالطقس.

وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون من المفيد أجهزة GEO للاتصالات (الهاتف والتلفزيون والإذاعة). يذهب الأقمار الصناعية توفر البحث عن عمل ومنارة الإنقاذ، وتستخدم للمساعدة في البحث عن السفن والطائرات في محنة.

وأخيرا، العديد من الأقمار الصناعية الأرض vysokoorbitalnyh تراقب النشاط الشمسي ومراقبة مستويات الحقول المغناطيسية والأشعة.

حساب ارتفاع المدار الثابت بالنسبة للأرض

يعمل القمر الصناعي الجاذبية قوة F _ص = (M ضد ₁ ²⁾ / R والجاذبية قوة F _ر = (GM ₁ م ₂₎ / R ^2. وبما أن هذه القوات على قدم المساواة، فمن الممكن أن تساوي بين الجانبين الأيمن وقطع منها إلى ₁ M كتلة. والنتيجة هي المعادلة ت ² = (GM ²⁾ / R. ومن هنا تأتي بسرعة v = ((GM ₂₎ / R) ^1/2

منذ المدار الثابت بالنسبة للأرض هو طول دائرة 2πr السرعة المدارية ت = 2πR / T.

وبالتالي، R = ³ T ² GM / (4π ^2).

منذ T = 8،64x10 ⁴ G = 6،673x10 ^-11 نيوتن متر ² / كجم ^2، M = 5،98x10 ²⁴ كغ، ثم R = 4،23x10 ⁷ م طرح من R. نصف قطر الأرض، على قدم المساواة 6،38x10 ⁶ م، فمن الممكن لمعرفة الأقمار الصناعية ارتفاع يطير معلقة على نقطة واحدة من سطح - 3،59x10 ⁷ م.

نقطة لاغرانج

مدارات كبيرة أخرى هي نقطة لاغرانج، حيث يتم تعويض قوة جاذبية الأرض بفعل الجاذبية الشمس. كل ما هناك، اجتذبت أيضا على هذه الأجرام السماوية وتدور مع كوكبنا حول النجم.

من نقاط لاغرانج خمسة في النظام الشمس والأرض، إلا أن الأخيرين، ودعا L5 وL4، مستقرة. في بقية الأقمار الصناعية يشبه الكرة متوازنة على رأس تلة شديدة الانحدار: فإن أي اضطراب طفيف دفعها. أن يبقى في حالة متوازنة، المركبة الفضائية في حاجة إلى التكيف المستمر. في النقطتين الأخيرتين من الأقمار الصناعية لاغرانج تشبيه الكرة في الكرة: حتى بعد اضطراب قوي، وسوف أعود.

يقع L1 بين الأرض والشمس، ويسمح الأقمار الصناعية التي هي فيه، أن يكون لها نظرة ثابتة من نجمنا. المرصد الشمسي سوهو، وكالة ناسا الفضائية، ووكالة الفضاء الأوروبية لتتبع الشمس من نقطة لاغرانج الأولى 1.5 مليون كيلومتر من الأرض.

يقع L2 على مسافة واحدة من الأرض، ولكن وراء ظهرها. الأقمار الصناعية في هذا الموقع يتطلب واحد فقط الدرع الواقي من الحرارة للحماية من أشعة الشمس والحرارة. هذا هو مكان جيد للتلسكوبات الفضاء، وتستخدم لدراسة طبيعة الكون من خلال ملاحظات إشعاع الخلفية الميكروويف.

وهناك نقطة لاغرانج الثالثة تقع أمام الأرض على الجانب الآخر من الشمس، بحيث يكون الضوء دائما بينه وبين كوكبنا. والقمر الصناعي في هذا الموقف لن يكون قادرا على التواصل مع الأرض.

مستقرة للغاية نقطة لاغرانج الرابع والخامس في مسار المداري للكوكب في 60 ° إلى الأمام وراء الأرض.

المدار الأرضي المتوسط

كونها أقرب إلى الأرض، والأقمار الصناعية التحرك على نحو أسرع. هناك نوعان من المدار المتوسطة من الأرض: شبه متزامن، و "البرق".

في ما علو تحلق الأقمار الصناعية في مدار شبه متزامن؟ ومن دائري تقريبا (الانحراف منخفض) وإزالة لمسافة 26560 كم من مركز الأرض (حوالي 20200 كيلومترا فوق السطح). الأقمار الصناعية في هذا الارتفاع يجعل كاملة التناوب كل 12 ساعة على الأقل تحركاته تدور الأرض تحتها. لمدة 24 ساعة ويتقاطع نقطتين متطابقة حول خط الاستواء. هذا المدار ثابت ويمكن التنبؤ به للغاية. يستخدم النظام العالمي لتحديد المواقع GPS.

أوربت "البرق" (الميل 63،4 درجة) يستخدم لمراقبة في مناطق خطوط العرض العليا. وترد قمر صناعي ثابت من خط الاستواء، لذلك فهي ليست مناسبة للمناطق شمال أو جنوب لمسافات طويلة. هذا المدار هو غريب الأطوار جدا: مركبة فضائية تتحرك على طول القطع الناقص ممدود مع الأرض، وتقع بالقرب من حافة واحدة. وبما أن تسارع القمر الصناعي عن طريق الجاذبية، وهو يتحرك بسرعة جدا عندما يكون على مقربة من كوكبنا. عند حذف تبطئ سرعة أسفل، بحيث يمضي وقتا أطول في الجزء العلوي من المدار في أبعد من حافة الأرض، والمسافة التي يمكن أن تصل إلى 40 ألف كم. الفترة المدارية هي 12 ساعة، ولكن حوالي ثلثي من الوقت الذي يقضيه القمر الصناعي على مدى نصف الكرة احدة. مثل يمر القمر الصناعي شبه متزامن المدار من خلال نفس الطريق كل 24 ساعة. فهو يستخدم للاتصال في أقصى الشمال أو الجنوب.

انخفاض الأرض

معظم الأقمار الصناعية العلمية، العديد من محطة الأرصاد الجوية والفضاء هي في مدار منخفض حول الأرض شبه دائرية. المنحدر من يعتمد على رصد ما يقومون به. أطلق TRMM لرصد الأمطار الاستوائية، لذلك لديه ميل منخفض نسبيا (35 درجة)، في حين تبقى بالقرب من خط الاستواء.

العديد من الملاحظات من الأقمار الصناعية وكالة ناسا لديها ما يقرب من القطب vysokonaklonnuyu المدار. تحركات المركبة الفضائية حول الأرض من القطب إلى القطب مع مدة 99 دقيقة. نصف الوقت الذي يمر على الجانب النهار من هذا الكوكب، والعودة إلى ليلة على القطب.

وبما أن حركة الأقمار الصناعية تدور الأرض تحتها. وبحلول الوقت الذي وحدة يدخل جزء مضيئة، كان أكثر من منطقة مجاورة لمنطقة مرور المدار الأخير. خلال فترة 24 ساعة من الأقمار الصناعية القطبية تغطي معظم الأرض مرتين، مرة في النهار ومرة في الليل.

مدار متزامن مع الشمس

تماما كما يجب أن يكون الأقمار الصناعية المتزامنة مع الأرض فوق خط الاستواء، والسماح لهم بالبقاء على نقطة واحدة، مدار قطبي لديها القدرة على البقاء في نفس الوقت. مدارها غير متزامن مع الشمس - عند تقاطع خط الاستواء المركبة الفضائية الساعة الشمسية المحلي هو نفسه دائما. على سبيل المثال، يعبر تيرا الفضائية على البرازيل دائما في 10:30. يحدث التقاطع القادم بعد 99 دقيقة على الاكوادور أو كولومبيا أيضا في الساعة 10:30 بالتوقيت المحلي.

مدار متزامن مع الشمس ضروري للعلوم، كما أنه يسمح للحفاظ على زاوية من ضوء الشمس الساقط على سطح الأرض، على الرغم من أنها سوف تختلف تبعا للموسم. هذا الاتساق يعني أن العلماء يمكن مقارنة لعدة سنوات دون الحاجة إلى القلق حول القفزات الكبيرة جدا في تغطية الصور لمرة واحدة في السنوات الكوكب، الأمر الذي قد يخلق وهم التغيير. دون مدار متزامن مع الشمس فإنه سيكون من الصعب تتبع لهم على مر الزمن، وجمع المعلومات اللازمة لدراسة تغير المناخ.

طريق القمر الصناعي محدود جدا. إذا كان على ارتفاع 100 كم، يجب أن يكون المدار منحدر من 96 درجة. أي انحراف غير مقبول. منذ مقاومة الغلاف الجوي وقوة جاذبية الشمس وجهاز تغيير مدار القمر، لا بد من تعديلها بانتظام.

وضعت في المدار: إطلاق

إطلاق يتطلب طاقة، والمبلغ الذي يعتمد على موقع منصة الاطلاق، وارتفاع وانحدار المسار المستقبلي لحركتها. للوصول إلى مدار بعيد، هو مطلوب منها أن تنفق المزيد من الطاقة. الأقمار الصناعية مع ميل كبير (على سبيل المثال، القطبية) هي أكثر استهلاكا للطاقة من تلك التي تحلق فوق خط الاستواء. وضع في المدار مع ميل منخفض للمساعدة دوران الأرض. محطة الفضاء الدولية تتحرك في زاوية 51،6397 درجة. وهذا أمر ضروري لضمان أن مكوك الفضاء والصواريخ الروسية كانت أسهل للوصول الى بلدها. ارتفاع ISS - 337-430 كم. الأقمار الصناعية القطبية، من ناحية أخرى، عن طريق نبض الأرض لا تحصل، لذلك فإنها تتطلب المزيد من الطاقة لتسلق مسافة واحدة.

تعديل

بعد إطلاق القمر الصناعي هو ضروري لبذل الجهود من أجل الحفاظ عليه في مدار معين. لأن الأرض ليست كرة مثالية، جاذبيته أقوى في بعض الأماكن. هذا التفاوت، بالإضافة إلى جاذبية الشمس والقمر وكوكب المشتري (كوكب الأرض أكثر الهائل من النظام الشمسي)، يتغير ميل المدار. طوال التوضيحي موقف حياته تصحيح الأقمار الصناعية ثلاث أو أربع مرات. يجب أن أجهزة LEO NASA ضبط إمالته سنويا.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأقمار الصناعية من الأرض بالقرب تؤثر على الغلاف الجوي. الطبقات العليا، على الرغم من متفرق جدا، لديها مقاومة قوية بما فيه الكفاية لجذبهم أقرب إلى الأرض. تأثير الجاذبية يؤدي إلى تسارع من الأقمار الصناعية. مع مرور الوقت، وفيحترق في دوامة غرق أقل وأسرع في الجو، أو تسقط إلى الأرض.

مقاومة الهواء هي أقوى عندما تكون الشمس نشطة. تماما كما الهواء في البالون يتسع ويرتفع عند تسخينها، ويوسع ويرتفع الجو عندما يعطي أحد ذلك طاقة إضافية. متفرق طبقات الغلاف الجوي تصعد وتأخذ على مكان أكثر كثافة. ولذلك، فإن الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض يجب أن تغير موقفها حول أربع مرات في السنة لتعويض السحب في الغلاف الجوي. عندما النشاط الشمسي، والموقف من الجهاز يجب أن ضبط كل 2-3 أسابيع.

الحطام الفضائي

أما السبب الثالث، مما اضطر لي في المدار - الحطام الفضائي. واحدة من الاتصالات اصطدمت الفضائية إيريديوم مع مركبة الفضاء الروسية غير عاملة. فضت، وخلق سحابة الحطام التي تتكون من أكثر من 2500 أجزاء. تمت إضافة كل عنصر إلى قاعدة البيانات، التي تضم الآن أكثر من 18000 الأشياء من أصل اصطناعي.

ناسا تراقب بعناية كل ما يمكن أن تحصل في الطريق من الأقمار الصناعية، أي. A. نظرا لالحطام كان مرارا وتكرارا لتغيير المدار.

المهندسين مركز مراقبة البعثة رصد حالة من الأقمار الصناعية والحطام الفضائي، التي يمكن أن تتداخل مع حركة وكما هو مطلوب تخطط بعناية مناورات مراوغة. خطط الفريق نفسه وينفذ مناورات لضبط الميل وارتفاع الأقمار الصناعية.