Бета угол

Бета-угол ( )${\ displaystyle {\ boldsymbol {\ beta}}}$

Бета угол ( ) представляет собой измерение, которое используется прежде всего в орбитальном космическом полете . Бета-угол определяет процент времени, которое спутник на низкой околоземной орбите (НОО) проводит под прямыми солнечными лучами , поглощая солнечную энергию. ^[1] Термин определяется как угол между плоскостью орбиты спутника и вектором к Солнцу (т. Е. Направлением, с которого светит Солнце). ^[2] Бета-угол - это меньший из двух углов между вектором Солнца и плоскостью орбиты объекта.${\ displaystyle {\ boldsymbol {\ beta}}}$. Бета-угол не определяет единственную плоскость орбиты; все спутники на орбите с заданным углом бета на заданной высоте имеют одинаковое воздействие на Солнце, даже если они могут вращаться по орбите в совершенно разных плоскостях вокруг Земли . ^[3]

Угол бета изменяется от + 90 ° до -90 °, а направление, в котором спутник вращается вокруг своего основного тела, определяет, будет ли знак угла бета положительным или отрицательным. Воображаемый наблюдатель, стоящий на Солнце, определяет угол бета как положительный, если рассматриваемый спутник вращается против часовой стрелки, и отрицательный, если он вращается по часовой стрелке . ^[3] Максимальное количество времени, которое спутник в обычной миссии на НОО может провести в тени Земли, приходится на угол бета 0 °. Спутник на такой орбите проводит не менее 59% своего орбитального периода на солнечном свете. ^{[1] [2]}

Свет и тень [ править ]

Степень орбитального затенения объекта на НОО определяется бета-углом этого объекта. Объект, запущенный на начальную орбиту с наклоном, равным дополнению наклона Земли к эклиптике, дает начальный бета-угол 0 градусов ( = 0 °) для орбитального объекта. Это позволяет объекту проводить максимально возможное количество своего орбитального периода в тени Земли и приводит к чрезвычайно низкому поглощению солнечной энергии. На НОО в 280 километров объект находится под солнечным светом на протяжении 59% своей орбиты (примерно 53 минуты в солнечном свете и 37 минут в тени ^[2] ). С другой стороны, объект запущен на орбиту, параллельную терминатору. приводит к бета-углу 90 градусов (${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ beta}$= 90 °), и объект 100% времени находится на солнечном свете. ^[2] Примером может служить полярная орбита, начавшаяся на рассвете или в сумерках равноденствия . Бета-угол можно контролировать, чтобы спутник оставался как можно более холодным (для приборов, требующих низких температур, таких как инфракрасные камеры), поддерживая угол бета-излучения как можно ближе к нулю, или, наоборот, чтобы спутник оставался на солнце как можно дольше. насколько это возможно (для преобразования солнечного света его солнечными панелями, для солнечной стабильности датчиков или для изучения Солнца), поддерживая угол бета как можно ближе к +90 или -90.

Определение и применение углов бета [ править ]

Значение угла бета-излучения Солнца для спутника на околоземной орбите можно найти с помощью уравнения

${\displaystyle \beta =\sin ^{-1}[\cos(\Gamma )\sin(\Omega )\sin(i)-\sin(\Gamma )\cos(\epsilon )\cos(\Omega )\sin(i)+\sin(\Gamma )\sin(\epsilon )\cos(i)]}$

где это эклиптики Истинной солнечная долготы , является прямым восхождением восходящего узла (Raan), является орбита наклона , и является наклонением эклиптики (приблизительно 23,45 градусов для Земли в настоящее время ). RAAN и наклон являются свойствами орбиты спутника, а солнечная долгота является функцией положения Земли на орбите вокруг Солнца (приблизительно линейно пропорционально дню в году относительно точки весеннего равноденствия). ^[4]${\displaystyle \Gamma }$${\displaystyle \Omega }$${\displaystyle i}$${\displaystyle \epsilon }$

Вышеупомянутое обсуждение определяет угол бета-излучения спутников, вращающихся вокруг Земли, но угол бета-излучения может быть вычислен для любой системы из трех тел: то же определение может быть применено для определения угла бета-излучения других объектов. Например, бета-угол спутника на орбите вокруг Марса по отношению к Земле определяет, сколько времени спутник находится на линии прямой видимости с Землей, то есть определяет, как долго Земля светит на Землю. спутник и как долго Земля закрыта из поля зрения. Тот же самый спутник также будет иметь бета-угол по отношению к Солнцу, и на самом деле у него есть бета-угол для любого небесного объекта, для которого вы могли бы пожелать рассчитать его: любой спутник, вращающийся вокруг тела (то есть Земли), будет в этом теле. тень относительно данного небесного объекта (например, звезды) иногда,а в остальное время - в зоне прямой видимости. Бета-углы, описывающие не-геоцентрические орбиты важны, когда космические агентства запускают спутники на орбиты вокруг других тел Солнечной системы.

Важность космических полетов [ править ]

Когда космический шаттл использовался для полетов на Международную космическую станцию , бета-угол орбиты космической станции был решающим фактором; периоды, называемые «бета-вырезом» ^{[1], в} течение которых шаттл не мог безопасно быть запущен к МКС, были прямым результатом угла бета-излучения космической станции в то время. Когда орбитальный аппарат находился в полете (не стыковался с МКС) и летел на угол бета более 60 градусов, орбитальный аппарат перешел в режим «вертолет» и медленно повернулся вокруг своей оси X (от носа к хвостовой оси) для причины терморегулирования. Что касается полетов к МКС, шаттл может запускаться во время отключения бета-версии МКС, если МКС будет в бета-версии менее 60 градусов в доке, и на протяжении всей фазы стыковки. ^[5] Таким образом, продолжительность миссии повлияла на время запуска, когда приближались даты окончания бета-тестирования.

См. Также [ править ]

• Международная космическая станция
• Низкая околоземная орбита
• Окно запуска

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• НАСА: Бета-угол МКС