Различные типы орбит искусственных спутников Земли: геостационарная орбита, Кеплеровы орбиты и типы орбит ИСЗ. Изучение орбит позволяет эффективно планировать и управлять работой спутников. Читайте на NOCFN.
Cодержание
Геостационарная орбита
Геостациона́рная орби́та (ГСО) — круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В горизонтальной системе координат направление на спутник не изменяется ни по азимуту, ни по высоте над горизонтом — спутник «висит» в небе неподвижно. Поэтому спутниковая антенна, однажды направленная на такой спутник, всё время остаётся направленной на него. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, телетрансляционных и т.п.).
Спутник должен обращаться в направлении вращения Земли, на высоте 35 786 км над уровнем моря. Именно такая высота обеспечивает спутнику период обращения, равный периоду вращения Земли относительно звёзд (Звёздные сутки: 23 часа 56 минут 4,091 секунды).
Геостационарная орбита может быть точно обеспечена только на окружности, расположенной прямо над экватором, с высотой, очень близкой к 35 786 км.
Для перевода спутников с низковысотной орбиты на геостационарную используются переходные геостационарные (геопереходные) орбиты (ГПО) — эллиптические орбиты с перигеем на низкой высоте и апогеем на высоте, близкой к геостационарной орбите.
Существуют каталоги объектов на геостационарной орбите.
Кеплеровы орбиты
Кеплеровы орбиты являются формами конических сечений (окружности, эллипсы, параболы, гиперболы). Долгое время считалось, что планеты должны иметь круговую орбиту, но эксперименты и наблюдения показали, что орбиты планет имеют эллиптическую форму. Иоганн Кеплер сформулировал три закона, описывающих орбитальное движение тел: первый закон - орбиты планет являются эллипсами с Солнцем в одном из фокусов, второй закон - радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, за равные промежутки времени заметает равные площади, и третий закон - квадрат периода обращения планеты пропорционален кубу большой полуоси орбиты.
Типы орбит ИСЗ
В зависимости от величины наклонения (угла между плоскостью орбиты и плоскостью земного экватора) и высоты ИСЗ над поверхностью Земли, можно выделить различные типы орбит:
- Экваториальные орбиты (i=0°) - орбиты, лежащие в плоскости земного экватора.
- Полярные орбиты (i=90°) - орбиты, пересекающие экватор в полярных точках.
- Наклонные орбиты (i - любое значение, кроме 0° и 90°) - орбиты, наклоненные к плоскости земного экватора под определенным углом.
Орбиты также можно классифицировать по соотношению периода обращения вокруг земного шара с земными или солнечными сутками:
- Не синхронные орбиты - орбиты, период обращения не соответствует земным или солнечным суткам.
- Квазисинхронные орбиты - орбиты, период обращения близок к земным или солнечным суткам, но не совпадает полностью.
- Синхронно-суточные (геосинхронные) орбиты - орбиты, период обращения равен земным суткам. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты.
- Солнечно-синхронные орбиты - орбиты, период обращения равен солнечным суткам.
См. также
Распределение объектов на орбитах
За прошедшие более чем 50 лет с начала космической эры число искусственных спутников Земли в околоземном пространстве огромно. Существуют каталоги объектов на геостационарной орбите и околоземных орбитах.
На рисунке 1а можно увидеть распределение искусственных спутников на полночь 17 января 2011 года. Естественно, не все эти объекты видны невооружённым глазом. Рисунок 1б показывает анимацию движения искусственных спутников над Минском за одну минуту времени. Разные спутники имеют разную угловую скорость движения.
Заключение
В данной статье мы рассмотрели различные типы орбит искусственных спутников Земли. Геостационарная орбита является самой известной и широко используемой орбитой для коммуникационных и телетрансляционных спутников. Кроме того, существуют различные типы орбит, которые обеспечивают определенные функции и требования для спутниковых систем. Изучение и понимание различных типов орбит позволяет эффективно планировать и управлять работой искусственных спутников Земли.
Что нам скажет Википедия?
Геостациона́рная орби́та (ГСО) — круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В горизонтальной системе координат направление на спутник не изменяется ни по азимуту, ни по высоте над горизонтом — спутник «висит» в небе неподвижно. Поэтому спутниковая антенна, однажды направленная на такой спутник, всё время остаётся направленной на него. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, телетрансляционных и т.п.).
Спутник должен обращаться в направлении вращения Земли, на высоте 35 786 км над уровнем моря (вычисление высоты ГСО см. ниже). Именно такая высота обеспечивает спутнику период обращения, равный периоду вращения Земли относительно звёзд (Звёздные сутки: 23 часа 56 минут 4,091 секунды).
Геостационарная орбита может быть точно обеспечена только на окружности, расположенной прямо над экватором, с высотой, очень близкой к 35 786 км.
Для перевода спутников с низковысотной орбиты на геостационарную используются переходные геостационарные (геопереходные) орбиты (ГПО) — эллиптические орбиты с перигеем на низкой высоте и апогеем на высоте, близкой к геостационарной орбите.
Существуют каталоги объектов на геостационарной орбите.
