Csakúgy, mint a színházi ülések megengediknézzen másképp a bemutatóhoz, a különböző műholdas pályák perspektívát adnak, amelyek mindegyikének megvan a saját célja. Néhányan úgy tűnik, hogy egy felület egy pontján lógnak, állandó képet nyújtanak a Föld egyik oldaláról, míg mások a bolygónk körül köröznek, és egy nap több pontján átölelnek.
Milyen magasságban repülnek a műholdak?Háromféle közeli föld pályája létezik: magas, közepes és alacsony. Általános szabály, hogy a legmagasabb, a legtávolabb a felszínen sok időjárás és néhány kommunikációs műhold van. A Föld középső pályáján forgó műholdak tartalmaznak navigációs és speciális műholdakat, amelyek egy adott régió megfigyelésére szolgálnak. A legtöbb tudományos űrhajó, beleértve a NASA Föld-megfigyelő rendszer flottáját, alacsony pályán van.
Attól függ, hogy milyen magas a műholdak repülésemozgásuk sebessége. Ahogy megközelítjük a Földet, a gravitáció erősebbé és gyorsabbá válik. Például a NASA Aqua műholdja körülbelül 99 percet vesz igénybe, hogy körülbelül 705 km magasságban repülhessen bolygónk körül, és a meteorológiai eszköznek, amely a felszíntől 35 786 km-re helyezkedik el, 23 óra, 56 perc és 4 másodperc szükséges. A Föld központjától 384 403 km-re, a Hold 28 nap alatt egy fordulatot hajt végre.
A műholdas magasság változása szintén megváltoztatjapálya sebessége. Van egy paradoxon. Ha egy műholdas szolgáltató meg akarja növelni a sebességét, akkor nem indíthatja el egyszerűen a motorokat gyorsítás céljából. Ez növeli a pályát (és a magasságot), ami a sebesség csökkenéséhez vezet. Ehelyett a motorokat a műholdakkal ellentétes irányban kell elindítania, vagyis végre kell hajtania egy olyan műveletet, amely lelassítja a Földön mozgó járművet. Egy ilyen művelet csökkenti azt, ami növeli a sebességet.
A magasságon kívül a műholdas útvonalon isexcentricitással és dőléssel jellemezve. Az első a pálya alakjára vonatkozik. Az alacsony excentricitással rendelkező műhold egy kör alakú út mentén mozog. Az excentrikus pálya elliptikus. Az űrhajó és a Föld közötti távolság a helyzetétől függ.
A dőlés a pálya szöge aaz Egyenlítő. A közvetlenül az Egyenlítő felett forgó műhold nulla lejtőjű. Ha az űrhajó áthalad az északi és a déli pólusokon (földrajzi helyett mágnesesen), akkor annak dőlése 90 °.
Mindent együtt - a magasságot, az excentricitást és a dőlést - meghatározzák a műholdak mozgását és azt, hogy a Föld hogyan néz ki az ő szempontjából.
Amikor a műholdas pontosan eléri a 42164 km-re a központtólA Föld (körülbelül 36 ezer km-re a felszíntől) az a zóna belép, ahol pályája megfelel a bolygónk forgásának. Mivel az eszköz ugyanolyan sebességgel mozog, mint a Föld, azaz keringési periódusa 24 óra, úgy tűnik, hogy egyetlen hosszúság felett fekszik a helyén, bár északról délre sodródhat. Ezt a különleges magas pályát geoszinkronnak nevezik.
A műhold körkörös pályán mozog közvetlenül az Egyenlítő felett (az excentrikus és dőlésszög nulla), és a Földhöz viszonyítva áll. Mindig ugyanazon pont felett fekszik.
A geostacionárius pálya rendkívül értékesfigyelemmel kíséri az időjárást, mivel a rajta lévő műholdak állandó áttekintést nyújtanak ugyanazon felületről. Néhány percenként olyan meteorológiai eszközök, mint a GOES, információkat szolgáltatnak a felhőkről, a vízgőzről és a szelekről, és ez az állandó információáramlás szolgál az időjárás megfigyelésének és előrejelzésének alapjául.
Ezen felül geostacionárius eszközök is lehetnekhasznos kommunikációhoz (telefonálás, televízió, rádió). A GOES műholdak keresési és mentési jeladókat kínálnak a bajba jutott hajók és repülőgépek helymeghatározására.
Végül, a Föld számos magas pályájú műholdja figyeli a napenergia-aktivitást, valamint a mágneses mező és a sugárzási szintet.
Az F centripetális erő hat a műholdonu= (M1-ban2) / R és gravitáció Ft= (GM1M2) / R2. Mivel ezek az erők azonosak, kiegyenlíthetjük a jobb oldalt és csökkenthetjük őket M tömeggel1. Az eredmény az egyenlőség v2= (GM2) / R. Ezért a v = ((GM2) / R)1/2
Mivel a geostacionárius pálya 2πr hosszú kör, a pálya sebessége v = 2πR / T.
Innen R3= T2GM / (4π2).
Mivel T = 8,64x104s, G = 6,673 x 10-11 nm2/ kg2, M = 5,98x1024 kg, akkor R = 4,23x107 m. Ha kivonjuk R-ből a Föld sugarat, egyenlő 6,38x106 m, megtudhatja, hogy a felszín egy pontja fölött melyik magasságban repülnek a műholdak - 3.59x107 m.
Más csodálatos pályák is pontokLagrange, ahol a Föld gravitációját ellensúlyozza a Nap gravitációja. Mindent, ami ott van, ugyanolyan vonzza ezek az égitestek, és a bolygónkkal együtt forog a lámpa körül.
A Nap-Föld rendszer öt Lagrange-pontjacsak az utolsó kettő, az L4 és az L5 elnevezés stabil. A többi részben a műhold olyan, mint egy golyó, amely egy meredek domb tetején kiegyensúlyozódik: minden kisebb zavar kihúzza azt. Ahhoz, hogy kiegyensúlyozott állapotban maradjon, itt az űrhajókat állandóan módosítani kell. Lagrange utolsó két pontján a műholdakat egy golyóban lévő gömbhöz hasonlítják: erős felháborodásuk után is visszatérnek.
Az L1 a Föld és a Nap között helyezkedik el, lehetővé tévea benne lévő műholdak állandó képet mutatnak a mi világosságunkon. A SOHO Solar Observatory, a NASA és az Európai Űrügynökség műholda, Lagrange első pontjától, 1,5 millió km-re a bolygónktól, figyeli a Napot.
Az L2 a Földtől azonos távolságra helyezkedik el, demögötte van. Az ezen a helyen lévő műholdaknak csak egy hővédő pajzsra van szükségük, hogy megvédjék magukat a nap fényétől és hőjétől. Ez egy jó hely az űrteleszkópok számára, amelyek a mikrohullámú sugárzás hátterének megfigyelésével használják az univerzum természetét.
Lagrange harmadik pontja a Földdel szemben helyezkedik ela Nap másik oldalán, tehát a világítás mindig közte és bolygónk között található. Az ebben a helyzetben lévő műhold nem lesz képes kommunikálni a Földdel.
A negyedik és az ötödik Lagrange-pont rendkívül stabil a bolygónk keringési pályáján, 60 ° -kal a Föld előtt és mögött.
A Föld közelében, a műholdak gyorsabban mozognak. Két közepes földi körüli pálya létezik: félig szinkron és a „Villám”.
Milyen magasságban repülnek a műholdak?félig szinkron pálya? Majdnem kerek (alacsony excentrikus) és 26560 km-re található a Föld központjától (kb. 20200 km a felszín felett). Az ezen a magasságban lévő műholdas teljes fordulatot hoz 12 órán belül, miközben mozog, a Föld alatt forog. 24 órán át 2 azonos ponton keresztezi az Egyenlítőt. Ez a pálya következetes és nagyon kiszámítható. A GPS globális helymeghatározó rendszere használja.
A "Villám" pályára (63,4 ° dőlés) kerül sornagy szélességű megfigyeléshez. A geostacionárius műholdakat az Egyenlítőhöz kötik, tehát nem alkalmasak a távoli északi vagy déli régiókra. Ez a pálya nagyon excentrikus: az űrhajó hosszúkás ellipszis mentén mozog, és a Föld az egyik széle közelében helyezkedik el. Mivel a műholdat felgyorsítja a gravitáció, nagyon gyorsan mozog, amikor közel van a bolygónkhoz. Ha elmozdul, sebessége lelassul, így több időt tölt a pálya tetején, a Föld legtávolabbi peremén, amelynek távolsága elérheti 40 ezer km-t. A pálya periódusa 12 óra, de ennek időtartama kb. Kétharmadát a félgömbön töltik. Mint egy félig szinkron pálya, a műholdak 24 óránként haladnak ugyanazon az úton, és a távoli északi vagy déli kommunikációra használják.
A legtöbb tudományos műhold, soka meteorológiai és az űrállomás szinte kör alakú, alacsony földi pályán van. Lejtése attól függ, hogy mit figyeli. A TRMM-et elindították a trópusok csapadékának megfigyelésére, ezért viszonylag alacsony dőlésszöggel (35 °) marad, és az Egyenlítő közelében marad.
A NASA megfigyelő rendszerének sok műholdja rendelkezikszinte poláris, nagyon ferde pályára. Az űrhajó 99 perc alatt mozog a Földön pólusról pólusra. Az idő fele a bolygó nappali oldalán halad, és a pólusnál az éjszakára megy át.
Ahogy a műhold mozog, a Föld alatt forog.Mire az eszköz mozog a megvilágított területre, az az utolsó pályájának átjárási zónája melletti terület felett van. A 24 órás időszakon keresztül a sarki műholdak kétszer fedik le a Föld nagy részét: egyszer a nap folyamán és egyszer az éjszaka.
Csakúgy, mint a geoszinkron műholdaknakAz Egyenlítő fölött helyezkedik el, amely lehetővé teszi számukra, hogy egy pont felett maradjanak, a poláris orbitális képességgel rendelkezik, hogy egyszerre maradjon. Keringési pályájuk szinkron szoláris - amikor az űrhajó keresztezi az Egyenlítőt, a helyi napidő mindig azonos. Például a Terra műhold mindig reggel 10: 30-kor keresztezi azt Brazília felett. A következő kereszteződés 99 perc alatt, Ecuador vagy Kolumbia felett, helyi idő szerint 10:30.
Szinkron szoláris pályára van szükség a tudomány számára,mivel lehetővé teszi, hogy megtakarítsa a napfény előfordulási szögét a Föld felszínén, bár ez az évszaktól függően változik. Az ilyen állandóság azt jelenti, hogy a tudósok összehasonlíthatják a bolygónk képeit az év azonos idõpontjában, több éven keresztül, anélkül, hogy aggódnának a világítás túl sok ugrása miatt, amely a változás illúzióját hozhatja létre. Nappali szinkron pálya nélkül nehéz lenne idővel nyomon követni őket és összegyűjteni az éghajlatváltozás tanulmányozásához szükséges információkat.
Путь спутника здесь очень ограничен.Ha 100 km magasságban helyezkedik el, a pályának 96 ° lejtőn kell lennie. Bármely eltérés elfogadhatatlan. Mivel a légkör ellenállása, valamint a Nap és a Hold vonzóereje megváltoztatja az eszköz pályáját, rendszeresen beállítani kell.
A műholdas indítás energiát, mennyiséget igényelamely a dobóhely helyétől, a mozgás jövőbeli pályájának magasságától és lejtőjétől függ. A távoli pályára történő eléréshez több energiára van szükség. A jelentős lejtőjű műholdak (például poláris műholdak) energiaigényesebbek, mint az Egyenlítő feletti körök. Az alacsony dőlésszögű keringés elősegíti a Föld forgását. A Nemzetközi Űrállomás 51,6397 ° szögben mozog. Ez azért szükséges, hogy megkönnyítsék az űrrepülőgépek és az orosz rakéták bejutását. Az ISS magassága 337–430 km. A poláris műholdak viszont nem kapnak segítséget a Föld impulzusaival, ezért több energiára van szükségük ahhoz, hogy ugyanazzal a távolsággal meghaladjanak.
A műholdas indítás után csatlakoztatnia kellerőfeszítések egy bizonyos pályára tartására. Mivel a Föld nem ideális gömb, a gravitáció bizonyos helyeken erősebb. Ez az egyenetlenség, valamint a Nap, a Hold és a Jupiter (a Naprendszer legtömegesebb bolygója) vonzása megváltoztatja a pálya dőlését. A GOES műholdak helyzetét egész élettartama alatt háromszor vagy négyszer módosították. A NASA alacsony sugárhajtóműveinek évente módosítaniuk kell dőlésüket.
Ezen kívül föld közeli műholdakkal rendelkezika légkörnek való kitettség. A legfelső rétegek, bár kellően ritkák, elég erős ellenállást mutatnak, hogy közelebb húzzák őket a Földhez. A gravitáció felgyorsítja a műholdakat. Idővel kiégnek, alacsonyabban és gyorsabban spirálkoznak a légkörbe, vagy a földre esnek.
A légköri ellenállás erősebb a napfénynélaktívan. Ahogy a ballon levegője felmelegszik és felmelegszik, a légkör felemelkedik és kibővül, amikor a nap extra energiát ad neki. A légkör ritka rétegei emelkednek, és helyük sűrűbb. Ezért a Föld körüli pályán keringő műholdaknak évente négyszer kell megváltoztatniuk a helyzetüket a légköri ellenállás kompenzálása érdekében. Ha a napenergia maximális, a készülék helyzetét 2-3 hetente módosítani kell.
A pálya megváltoztatásának harmadik oka azűrhajó. Az egyik Irídium kommunikációs műhold ütközött egy nem működő orosz űrhajóval. Összetörtek, és több mint 2500 részből álló szemétfelhőt képeztek. Minden elemet hozzáadtak az adatbázishoz, amely ma több mint 18 000 technogén eredetű tárgyat tartalmaz.
A NASA gondosan figyeli mindazt, amely akadályozhatja a műholdak működését, mivel az űrhajóknak többször meg kellett változtatniuk a pályájukat.
A repülésirányító központ mérnökei nyomon követikaz űrhajók és műholdak elhelyezkedése, amelyek akadályozhatják a mozgást, és szükség esetén gondosan megtervezhetik a kijátszási manővereket. Ugyanaz a csapat tervezi és hajt végre manővereket a műhold dőlésének és magasságának beállításához.
