Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о движении Земли вокруг Солнца, см. Земную орбиту . Для симулятора шаттла см. Космические кадеты (сериал) § Симулятор .

Геоцентрическая орбита или орбита Земли включает в себя какой - либо объект , вращающийся на Землю , например, Луна или искусственные спутников . В 1997 году НАСА подсчитало, что по данным Центра космических полетов Годдарда, на орбите Земли находилось около 2 465 полезных нагрузок искусственных спутников и 6216 обломков космического мусора . [1] Более 16 291 ранее запущенных объектов распались в атмосфере Земли . [1]

Космический аппарат переходит на орбиту , когда его центростремительное ускорение вследствие гравитации меньше или равна центробежной ускорение за счет горизонтальной составляющей его скорости. Для низкой околоземной орбиты эта скорость составляет около 7 800 м / с (28 100 км / ч; 17 400 миль / ч); [2] напротив, самая высокая скорость пилотируемого самолета, когда-либо достигнутая (не считая скорости, достигаемой при снятии с орбиты космического корабля), составляла 2200 м / с (7900 км / ч; 4900 миль / ч) в 1967 году у североамериканского X-15 . [3] Энергия, необходимая для достижения орбитальной скорости Земли на высоте 600 км (370 миль), составляет около 36  МДж./ кг, что в шесть раз больше энергии, необходимой просто для набора высоты. [4]

Космические аппараты с перигеем менее 2000 км (1200 миль) подвержены сопротивлению атмосферы Земли [5], что снижает высоту орбиты. Скорость орбитального распада зависит от площади поперечного сечения и массы спутника, а также от изменений плотности воздуха в верхних слоях атмосферы. Ниже 300 км (190 миль) распад становится более быстрым, а время жизни измеряется днями. Как только спутник спускается на 180 км (110 миль), у него есть всего несколько часов, прежде чем он испарится в атмосфере. [6] Космическая скорость, необходимая для того, чтобы полностью освободиться от гравитационного поля Земли и переместиться в межпланетное пространство, составляет около 11 200 м / с (40 300 км / ч; 25 100 миль в час). [7]

Список терминов и понятий [ править ]

Следующие слова могут иметь более одного определения или других определений, не относящихся к Земле.
В целях краткости некоторые определения были изменены или усечены, чтобы отразить только их использование на этой странице.
Высота
здесь используется высота объекта над средней поверхностью океанов Земли.
Аналемма
термин в астрономии, используемый для описания графика положения Солнца на небесной сфере в течение одного года. Очень напоминает восьмерку.
Апогей
это самая дальняя точка, в которой спутник или небесное тело может уйти от Земли, в которой орбитальная скорость будет минимальной.
Эксцентриситет
мера того, насколько орбита отклоняется от идеального круга. Эксцентриситет строго определен для всех круговых и эллиптических орбит , а также параболических и гиперболических траекторий .
Экваториальная плоскость
здесь используется воображаемая плоскость, простирающаяся от экватора на Земле до небесной сферы .
Скорость убегания
как здесь используется, минимальная скорость, с которой объект без движения должен уйти от Земли на неопределенное время. Объект с этой скоростью войдет в параболическую траекторию ; выше этой скорости он войдет в гиперболическую траекторию .
Импульс
интеграл из сил за время , в течение которого она действует. Измеряется в ( Н · сек или фунт * сек).
Наклон
угол между базовой плоскостью и другой плоскостью или осью . В обсуждаемом здесь смысле эталонная плоскость - это экваториальная плоскость Земли .
Орбитальные характеристики
шесть параметров кеплеровских элементов, необходимых для однозначного определения этой орбиты.
Орбитальный период
как определено здесь, время, необходимое спутнику, чтобы сделать один полный оборот вокруг Земли.
Перигей
- ближайшая точка сближения спутника или небесного тела с Земли, в которой орбитальная скорость будет максимальной.
Сидерический день
время, за которое небесный объект вращается на 360 °. Для Земли это: 23 часа 56 минут 4,091 секунды.
Солнечное время
здесь используется местное время, измеряемое солнечными часами .
Скорость
скорость объекта в определенном направлении. Поскольку скорость определяется как вектор , для ее определения требуются и скорость, и направление.

Типы геоцентрических орбит [ править ]

Ниже приводится список различных классификаций геоцентрических орбит.

Классификация высот [ править ]

Области низкой (голубой) и средней (желтый) околоземной орбиты в масштабе. Черная пунктирная линия - геостационарная орбита. Зеленая пунктирная линия - это орбита длиной 20 230 км, используемая для спутников GPS .
Низкая околоземная орбита (НОО)
Геоцентрические орбиты на высоте от 160 километров (100 статутных миль) до 2000 километров (1200 миль) над средним уровнем моря . На скорости 160 км один оборот занимает примерно 90 минут, а круговая орбитальная скорость составляет 8000 метров в секунду (26000 футов / с).
Средняя околоземная орбита (MEO)
Геоцентрические орбиты с высотой в апогее от 2000 километров (1200 миль) до орбиты на геостационарной орбите на высоте 35 786 километров (22 236 миль).
Геостационарная орбита (GEO)
Геоцентрическая круговая орбита с высотой 35 786 километров (22 236 миль). Период обращения по орбите равен одним звездным суткам , что совпадает с периодом вращения Земли. Скорость составляет примерно 3000 метров в секунду (9800 футов / с).
Высокая околоземная орбита (HEO)
Геоцентрические орбиты с высотой в апогее выше, чем у геостационарной орбиты. Особым случаем высокой околоземной орбиты является высокоэллиптическая орбита , где высота в перигее составляет менее 2000 километров (1200 миль). [8]

Классификация наклонов [ править ]

Наклонная орбита
Орбита, наклон которой относительно экваториальной плоскости не равен 0.
Полярная орбита
Спутник, который проходит над или почти над обоими полюсами планеты при каждом обороте. Следовательно, он имеет наклон (или очень близкий к) 90 градусов .
Синхронная орбита полярного солнца
Почти полярная орбита , проходящая через экватор в одно и то же местное время на каждом проходе . Полезно для съемки спутников, потому что тени будут одинаковыми на каждом проходе.

Классификация эксцентриситета [ править ]

Круговая орбита
Орбита с эксцентриситетом 0 и траекториями по окружности.
Эллиптическая орбита
Орбита с эксцентриситетом больше 0 и меньше 1, орбита которой соответствует траектории эллипса .
Переходная орбита Хомана
Орбитальный маневр, при котором космический корабль перемещается с одной круговой орбиты на другую с помощью двух импульсов двигателя . Этот маневр был назван в честь Вальтера Хоманна .
Геостационарная переходная орбита (ГТО)
Геоцентрическая эллиптическая орбита, где перигей находится на высоте низкой околоземной орбиты (НОО), а апогей - на высоте геостационарной орбиты .
Высокоэллиптическая орбита (HEO)
Геоцентрическая орбита с апогеем выше 35 786 км и низким перигеем (около 1000 км), что приводит к длительному пребыванию вблизи апогея.
Молния орбита
Высокой эллиптической орбите с наклонением от 63,4 ° и орбитальный период от ½ от в звездных суток (около 12 часов). Такой спутник большую часть времени проводит над обозначенным районом Земли.
Тундровая орбита
Высокой эллиптической орбите с наклонением от 63,4 ° и орбитальный период одного сидерического день (примерно 24 часов). Такой спутник большую часть времени проводит над обозначенным районом Земли.
Гиперболическая траектория
«Орбита» с эксцентриситетом больше 1. объекта скорость достигает некоторое значение в превышении скорости убегания , поэтому он будет избежать гравитационного притяжения Земли и продолжать путешествовать бесконечно со скоростью ( по отношению к Земле) тормозится до некоторых конечного значение, известное как гиперболическая избыточная скорость .
Траектория побега
Эта траектория должна использоваться для запуска межпланетного зонда вдали от Земли, потому что превышение космической скорости - это то, что меняет его гелиоцентрическую орбиту по сравнению с земной.
Траектория захвата
Это зеркальное отображение траектории ухода; объект, движущийся с достаточной скоростью, не направленный прямо на Землю, будет двигаться к ней и ускоряться. В отсутствие импульса замедляющего двигателя для вывода его на орбиту он будет следовать по траектории ухода после перицентра.
Параболическая траектория
«Орбита» с эксцентриситетом точно равным 1. объекта скорость равна скорости отрыва , поэтому он будет избежать гравитационное притяжение Земли и продолжать путешествие со скоростью (относительно Земли) тормозится до 0. космического корабля , запущенного с Земли с этой скоростью будет перемещаться на некоторое расстояние от него, но следовать за ним вокруг Солнца по той же гелиоцентрической орбите . Возможно, но маловероятно, что приближающийся к Земле объект может следовать параболической траектории захвата, но скорость и направление должны быть точными.

Направленные классификации [ править ]

Продвинуть орбиту
орбита, на которой проекция объекта на экваториальную плоскость вращается вокруг Земли в том же направлении, что и вращение Земли.
Ретроградная орбита
орбита, на которой проекция объекта на экваториальную плоскость вращается вокруг Земли в направлении, противоположном направлению вращения Земли.

Геосинхронные классификации [ править ]

Полусинхронная орбита (SSO)
Орбита с высотой около 20 200 км (12 600 миль) и периодом обращения около 12 часов.
Геостационарная орбита (GEO)
Орбиты с высотой примерно 35 786 км (22 236 миль). Такой спутник отслеживал бы аналемму (рис. 8) на небе.
Геостационарная орбита (ГСО)
Геостационарную орбиту с наклоном , равным нулю. Для наземного наблюдателя этот спутник будет казаться неподвижной точкой в ​​небе.
Орбита Кларка
Другое название геостационарной орбиты. Назван в честь писателя Артура Кларка .
Орбитальные точки либрации Земли
В точках либрации для объектов на орбите Земли находятся на 105 градусов на запад и 75 градусов восточной долготы. В этих двух точках собрано более 160 спутников. [9]
Суперсинхронная орбита
Орбита захоронения / хранения над ГСО / ГСО. Спутники будут дрейфовать на запад.
Подсинхронная орбита
Дрейфующая орбита близка к ГСО / ГСО, но ниже. Спутники будут дрейфовать на восток.
Орбита кладбища, орбита утилизации, орбита мусора
Орбита на несколько сотен километров выше геостационарной, на которую переводятся спутники в конце своей работы.

Особые классификации [ править ]

Солнечно-синхронная орбита
Орбита, сочетающая высоту и наклон таким образом, что спутник проходит над любой заданной точкой поверхности планеты в одно и то же местное солнечное время . Такая орбита может помещать спутник под постоянный солнечный свет и полезна для съемки, слежки и метеорологических спутников .
Орбита Луны
На орбитах Луны Земли. Средняя высота 384 403 км (238 857 миль), эллиптическая - наклонная орбита .

Негеоцентрические классификации [ править ]

Подковообразная орбита
Орбита, которая кажется наземному наблюдателю вращающейся вокруг планеты, но на самом деле совпадает с ней. См. Астероиды 3753 (Cruithne) и 2002 AA 29 .
Суборбитальный полет
Запуск, при котором космический корабль приближается к высоте орбиты, но не имеет скорости, чтобы выдержать его.

Тангенциальные скорости на высоте [ править ]

ОрбитаМежцентровое
расстояние		Высота над
поверхностью Земли		СкоростьОрбитальный периодУдельная орбитальная энергия
Собственное вращение Земли у поверхности (для сравнения - не по орбите)6,378  км0  км465,1  м / с (1674  км / ч или 1040  миль / ч)23  ч. 56  мин.−62,6  МДж / кг
Теоретическая орбита у поверхности Земли (экватора)6,378  км0  км7,9  км / с (28440  км / ч или 17672  миль / ч)1  ч 24  мин 18  сек−31,2  МДж / кг
Низкая околоземная орбита6 600–8 400  км200–2000  км
  • Круговая орбита: 6,9–7,8  км / с (24 840–28 080  км / ч или 14 430–17 450  миль в час) соответственно
  • Эллиптическая орбита: 6,5–8,2  км / с соответственно.
1  ч. 29  мин. - 2  ч. 8  мин.−29,8  МДж / кг
Молния орбита6 900–46 300  км500–39 900  км1,5–10,0  км / с (5,400–36,000  км / ч или 3,335–22,370  миль / ч) соответственно11  ч. 58  мин.−4,7  МДж / кг
Геостационарный42000  км35.786  км3,1  км / с (11600  км / ч или 6935  миль / ч)23  ч. 56  мин.−4,6  МДж / кг
Орбита Луны363 000–406 000  км357 000–399 000  км0,97–1,08  км / с (3 492–3 888  км / ч или 2 170–2 416  миль / ч) соответственно27,3  дней−0,5  МДж / кг

См. Также [ править ]

  • Орбита Земли
  • Список орбит
  • Астродинамика
  • Небесная сфера
  • Гелиоцентрическая орбита
  • Ареосинхронный спутник
  • Ареостационарный спутник
  • Скорость убегания
  • спутник
  • Космическая станция

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Отчет о ситуации со спутниками, 1997" . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. 2000-02-01. Архивировано из оригинала на 2006-08-23 . Проверено 10 сентября 2006 .
  2. ^ Хилл, Джеймс В.Х. (апрель 1999), «Введение в низкой околоземной орбите» , космического будущего , архив с оригинала на 2012-03-19 , извлекаются 2012-03-18 .
  3. ^ Шинер, Линда (1 ноября 2007), X-15 Walkaround , Air & Space Magazine , извлекаться 2009-06-19 .
  4. ^ Dimotakis, P .; и другие. (Октябрь 1999), 100 фунтов на низкую околоземную орбиту (LEO): Малая Payload параметры запуска ., Митры Corporation, с 1-39, архивом с оригинала на 2017-08-29 , извлекаются 2012-01-21 .
  5. ↑ Ghosh, SN (2000), Наука об атмосфере и окружающая среда , Allied Publishers, стр. 47–48, ISBN 978-8177640434
  6. ^ Kennewell, Джон; Макдональд, Эндрю (2011), Время жизни спутников и солнечная активность , Бюро погоды Содружества Австралии, Отделение космической погоды, заархивировано из оригинала 28 декабря 2011 года , получено 31 декабря 2011 года .
  7. ^ Уильямс, Дэвид Р. (17 ноября 2010), "Земля Fact Sheet" , Lunar & Planetary Science , NASA, архивируются с оригинала на 30 октября 2010 года , восстановлена 2012-05-10 .
  8. ↑ Определения геоцентрических орбит из Центра космических полетов Годдарда. Архивировано 27 мая 2010 года на Wayback Machine.
  9. ^ Неконтролируемый спутник угрожает другим близлежащим космическим кораблям, Питер Б. де Селдинг, SPACE.com, 5/3/10. Архивировано 5 мая 2010 года в Wayback Machine.

Внешние ссылки [ править ]

  • http://www.freemars.org/jeff/speed/index.htm
  • http://www.tech-faq.com/medium-earth-orbit.shtml
  • http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/conghand/traject.htm
  • https://web.archive.org/web/20100221072300/http://www.space.com/scienceastronomy/solarsystem/second_moon_991029.html
  • http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/3753/3753.html
  • http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/AA29/AA29.html