Al igual que los asientos de teatro permitenEche un vistazo diferente a la presentación, diferentes órbitas satelitales dan perspectiva, cada una de las cuales tiene su propio propósito. Algunos parecen estar colgando sobre un punto en la superficie, proporcionan una vista constante de un lado de la Tierra, mientras que otros dan vueltas alrededor de nuestro planeta, barriendo muchos lugares en un día.
¿A qué altitud vuelan los satélites?Hay 3 tipos de órbitas cercanas a la Tierra: alta, media y baja. Como regla general, en lo más alto, más alejado de la superficie, hay muchos satélites meteorológicos y algunos satélites de comunicación. Los satélites que giran en la órbita de la Tierra Media incluyen navegación y especiales diseñados para monitorear una región específica. La mayoría de las naves espaciales científicas, incluida la flota del sistema de observación de la Tierra de la NASA, están en órbita baja.
От того, на какой высоте летают спутники, зависит La velocidad de su movimiento. A medida que nos acercamos a la Tierra, la gravedad se vuelve más fuerte y más rápida. Por ejemplo, el satélite Aqua de la NASA tarda aproximadamente 99 minutos en volar alrededor de nuestro planeta a una altitud de aproximadamente 705 km, y un dispositivo meteorológico, ubicado a 35,786 km de la superficie, tomará 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. A una distancia de 384.403 km del centro de la Tierra, la Luna completa una revolución en 28 días.
Un cambio en la altitud del satélite también lo cambiavelocidad de la órbita Hay una paradoja. Si un operador de satélite quiere aumentar su velocidad, no puede simplemente arrancar los motores para acelerar. Esto aumentará la órbita (y la altitud), lo que conducirá a una disminución de la velocidad. En cambio, debe arrancar los motores en la dirección opuesta al satélite, es decir, realizar una acción que ralentizaría un vehículo en movimiento en la Tierra. Tal acción lo moverá más abajo, lo que aumentará la velocidad.
Además de la altitud, la ruta del satélitecaracterizado por excentricidad e inclinación. El primero se refiere a la forma de la órbita. Un satélite con una baja excentricidad se mueve a lo largo de un camino cercano a uno circular. La órbita excéntrica es elíptica. La distancia desde la nave espacial a la Tierra depende de su posición.
La inclinación es el ángulo de la órbita con respecto aecuador Un satélite que gira directamente sobre el ecuador tiene una pendiente cero. Si la nave espacial pasa sobre los polos norte y sur (geográficos en lugar de magnéticos), su inclinación es de 90 °.
Todos juntos (altura, excentricidad e inclinación) determinan el movimiento del satélite y cómo se verá la Tierra desde su punto de vista.
Когда спутник достигает ровно 42164 км от центра Tierra (a unos 36 mil km de la superficie), ingresa a la zona donde su órbita corresponde a la rotación de nuestro planeta. Dado que el dispositivo se mueve a la misma velocidad que la Tierra, es decir, su período orbital es de 24 horas, parece que permanece en su lugar por encima de una sola longitud, aunque puede desplazarse de norte a sur. Esta órbita alta especial se llama geosíncrona.
El satélite se mueve en una órbita circular directamente sobre el ecuador (la excentricidad y la inclinación son iguales a cero) y en relación con la Tierra se detiene. Siempre se encuentra por encima del mismo punto en su superficie.
La órbita geoestacionaria es extremadamente valiosa paramonitoreo del clima, ya que los satélites proporcionan una visión general constante de la misma superficie. Cada pocos minutos, los dispositivos meteorológicos como el GOES brindan información sobre nubes, vapor de agua y vientos, y este flujo constante de información sirve como base para monitorear y pronosticar el clima.
Además, los dispositivos geoestacionarios pueden serútil para la comunicación (telefonía, televisión, radio). Los satélites GOES proporcionan una baliza de búsqueda y rescate utilizada para ayudar a localizar barcos y aeronaves en peligro.
Finalmente, muchos de los satélites de órbita alta de la Tierra monitorean la actividad solar y monitorean el campo magnético y los niveles de radiación.
La fuerza centrípeta F actúa sobre el satélite.c= (M1en2) / R y gravedad Ft= (GM1M2) / R2. Como estas fuerzas son las mismas, podemos igualar los lados derechos y reducirlos en masa M1. El resultado es la igualdad v2= (GM2) / R. Por lo tanto, la velocidad v = ((GM2) / R)1/2
Dado que la órbita geoestacionaria es un círculo de 2πr de largo, la velocidad orbital es v = 2πR / T.
Desde aquí R3= T2GM / (4π2)
Desde T = 8.64x104s, G = 6.673x10-11 Nm2/ kg2, M = 5.98x1024 kg, entonces R = 4.23x107 m. Si resta de R el radio de la Tierra, igual a 6.38x106 m, puedes averiguar a qué altitud vuelan los satélites, colgando sobre un punto en la superficie - 3.59x107 m
Другими замечательными орбитами являются точки Lagrange, donde la gravedad de la Tierra está compensada por la gravedad del Sol. Todo lo que está allí es igualmente atraído por estos cuerpos celestes y gira con nuestro planeta alrededor de la luminaria.
De los cinco puntos de Lagrange en el sistema Sol-Tierrasolo los dos últimos, llamados L4 y L5, son estables. En el resto, el satélite es como una bola que se balancea en la cima de una colina empinada: cualquier perturbación menor lo empujará. Para permanecer en un estado equilibrado, la nave espacial aquí necesita un ajuste constante. En los últimos dos puntos de Lagrange, los satélites se asemejan a una pelota en una pelota: incluso después de una fuerte indignación, regresarán.
L1 se encuentra entre la Tierra y el Sol, lo que permiteLos satélites en él tienen una visión constante de nuestra luminaria. El Observatorio Solar SOHO, un satélite de la NASA y la Agencia Espacial Europea, monitorea el Sol desde el primer punto de Lagrange, a 1.5 millones de kilómetros de nuestro planeta.
L2 расположена на том же расстоянии от Земли, но está detrás de ella Los satélites en este lugar solo necesitan un escudo térmico para protegerse de la luz y el calor del sol. Este es un buen lugar para los telescopios espaciales utilizados para estudiar la naturaleza del universo observando el fondo de la radiación de microondas.
Третья точка Лагранжа расположена напротив Земли al otro lado del Sol, por lo que la luminaria siempre está entre él y nuestro planeta. Un satélite en esta posición no podrá comunicarse con la Tierra.
Los puntos cuarto y quinto de Lagrange son extremadamente estables en la trayectoria orbital de nuestro planeta a 60 ° delante y detrás de la Tierra.
Más cerca de la Tierra, los satélites se mueven más rápido. Hay dos órbitas medianas cercanas a la Tierra: semisíncrona y "Rayo".
¿A qué altitud vuelan los satélites?órbita semisíncrona? Es casi redondo (baja excentricidad) y se encuentra a una distancia de 26560 km del centro de la Tierra (aproximadamente 20200 km sobre la superficie). Un satélite a esta altitud hace una revolución completa en 12 horas y, a medida que se mueve, la Tierra gira debajo de él. Durante 24 horas cruza 2 puntos idénticos en el ecuador. Esta órbita es consistente y altamente predecible. Utilizado por el sistema de posicionamiento global GPS.
Se utiliza la órbita "Rayo" (inclinación 63.4 °)para observación en latitudes altas. Los satélites geoestacionarios están atados al ecuador, por lo que no son adecuados para regiones distantes del norte o del sur. Esta órbita es muy excéntrica: la nave espacial se mueve a lo largo de una elipse alargada con la Tierra ubicada cerca de un borde. Dado que el satélite es acelerado por la gravedad, se mueve muy rápido cuando está cerca de nuestro planeta. Al alejarse, su velocidad se ralentiza, por lo que pasa más tiempo en la parte superior de la órbita en el extremo más alejado de la Tierra, cuya distancia puede alcanzar los 40 mil km. El período orbital es de 12 horas, pero aproximadamente dos tercios de este tiempo el satélite pasa sobre un hemisferio. Al igual que una órbita semisíncrona, un satélite pasa por el mismo camino cada 24 horas y se utiliza para comunicarse en el extremo norte o sur.
La mayoría de los satélites científicos, muchosla estación meteorológica y espacial se encuentran en una órbita terrestre baja casi circular. Su pendiente depende de lo que estén monitoreando. TRMM se lanzó para monitorear la lluvia en los trópicos, por lo tanto, tiene una inclinación relativamente baja (35 °), permaneciendo cerca del ecuador.
Muchos de los satélites del sistema de vigilancia de la NASA tienenórbita casi polar altamente inclinada. La nave espacial se mueve alrededor de la Tierra de polo a polo con un período de 99 minutos. La mitad del tiempo pasa sobre el lado diurno de nuestro planeta, y en el poste pasa a la noche.
A medida que el satélite se mueve, la Tierra gira debajo de él.Cuando el dispositivo se mueve al área iluminada, está por encima del área adyacente a la zona de paso de su última órbita. Durante un período de 24 horas, los satélites polares cubren la mayor parte de la Tierra dos veces: una durante el día y otra por la noche.
Подобно тому как геосинхронные спутники должны ubicado sobre el ecuador, lo que les permite permanecer por encima de un punto, los orbitales polares tienen la capacidad de permanecer en un momento. Su órbita es solar sincrónica: cuando la nave espacial cruza el ecuador, la hora solar local es siempre la misma. Por ejemplo, el satélite Terra lo cruza sobre Brasil siempre a las 10:30 de la mañana. La próxima intersección en 99 minutos sobre Ecuador o Colombia también ocurre a las 10:30 hora local.
La órbita solar sincrónica es necesaria para la ciencia,ya que le permite guardar el ángulo de incidencia de la luz solar en la superficie de la Tierra, aunque variará según la temporada. Tal constancia significa que los científicos pueden comparar imágenes de nuestro planeta en la misma época del año durante varios años, sin preocuparse por demasiados saltos de iluminación que puedan crear la ilusión de cambio. Sin una órbita sincrónica al sol, sería difícil rastrearlos con el tiempo y recopilar la información necesaria para estudiar el cambio climático.
Путь спутника здесь очень ограничен.Si se encuentra a una altitud de 100 km, la órbita debe tener una pendiente de 96 °. Cualquier desviación será inaceptable. Dado que la resistencia de la atmósfera y la fuerza de atracción del Sol y la Luna cambian la órbita del dispositivo, debe ajustarse regularmente.
Lanzar un satélite requiere energía, cantidadque depende de la ubicación del sitio de lanzamiento, la altura y la pendiente de la trayectoria futura de su movimiento. Para alcanzar la órbita remota, se requiere más energía. Los satélites con una pendiente significativa (por ejemplo, los polares) consumen más energía que los que circulan por encima del ecuador. Orbitar con una inclinación baja ayuda a la rotación de la Tierra. La Estación Espacial Internacional se mueve en un ángulo de 51.6397 °. Esto es necesario para facilitar el acceso de los transbordadores espaciales y los cohetes rusos. La ISS tiene 337–430 km de altura. Los satélites polares, por otro lado, no reciben ayuda del impulso de la Tierra, por lo que necesitan más energía para subir la misma distancia.
Después de iniciar el satélite, debe adjuntaresfuerzos para mantenerlo en cierta órbita. Como la Tierra no es una esfera ideal, su gravedad en algunos lugares es más fuerte. Este desnivel, junto con 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, la posición de los satélites GOES se ha ajustado tres o cuatro veces. Los orbitadores bajos de la NASA deben ajustar su inclinación anualmente.
Además, tiene satélites cercanos a la Tierraexposición a la atmósfera. Las capas superiores, aunque suficientemente escasas, muestran una resistencia lo suficientemente fuerte como para acercarlas a la Tierra. La gravedad acelera los satélites. Con el tiempo, se queman, caen en espiral cada vez más abajo en la atmósfera o caen a la Tierra.
La resistencia atmosférica es más fuerte cuando el solactivamente Así como el aire en un globo se expande y se eleva cuando se calienta, la atmósfera se eleva y se expande cuando el sol le da energía extra. Las capas dispersas de la atmósfera se elevan, y su lugar es más denso. Por lo tanto, los satélites en órbita alrededor de la Tierra deberían cambiar su posición aproximadamente cuatro veces al año para compensar la resistencia atmosférica. Cuando la actividad solar es máxima, la posición del aparato debe ajustarse cada 2-3 semanas.
La tercera razón para cambiar la órbita esbasura espacial Uno de los satélites de comunicaciones Iridium chocó con una nave espacial rusa que no funciona. Se estrellaron, formando una nube de basura, que consta de más de 2500 partes. Cada elemento ha sido agregado a la base de datos, que hoy tiene más de 18,000 objetos de origen tecnogénico.
La NASA monitorea cuidadosamente todo lo que pueda interponerse en el camino de los satélites, porque los desechos espaciales tuvieron que cambiar sus órbitas varias veces.
Los ingenieros del centro de control de vuelo rastreanLa posición de los desechos espaciales y los satélites, que pueden interferir con el movimiento y, según sea necesario, planificar cuidadosamente las maniobras de evasión. El mismo equipo planifica y realiza maniobras para ajustar la inclinación y la altura del satélite.
