Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Это динамический список, который, возможно, никогда не сможет удовлетворить определенные стандарты полноты. Вы можете помочь, добавив недостающие элементы из надежных источников .

Сравнение геостационарной околоземной орбиты с орбитами спутниковых навигационных систем GPS , ГЛОНАСС , Галилео и Компас (средняя околоземная орбита) с орбитами Международной космической станции , космического телескопа Хаббла и созвездия Иридиум , а также с номинальным размером Земли . [а] Луна орбита «ы составляет около 9 раз больше (по радиусу и длине) , чем геостационарная орбита. [b]
Различные орбиты Земли в масштабе; самое сокровенное,  красная пунктирная линия представляет собой орбиту Международной космической станции (МКС);  голубой обозначает низкую околоземную орбиту,   желтый представляет среднюю околоземную орбиту, а   черная пунктирная линия представляет геостационарную орбиту.   Зеленая пунктирная линия представляет собой орбиту спутников глобальной системы позиционирования (GPS).

Ниже приводится список типов орбит :

Центрические классификации [ править ]

  • Галактоцентрическая орбита : [1] Орбита вокруг центра галактики . ВС следует этому типу орбиты о галактическом центре в Млечном Пути .
  • Гелиоцентрическая орбита : орбита вокруг Солнца . В Солнечной системе все планеты , кометы и астероиды находятся на таких орбитах, как и многие искусственные спутники и куски космического мусора . Луны же , напротив, не находятся на гелиоцентрической орбите, а вращаются вокруг своего родительского объекта.
  • Геоцентрическая орбита : орбита вокруг планеты Земля , например, Луны или искусственных спутников .
  • Лунная орбита (также селеноцентрическая орбита): орбита вокруг Луны Земли .
  • Ареоцентрическая орбита : орбита вокруг планеты Марс , такая как орбита ее лун или искусственных спутников .

Для орбит, сосредоточенных вокруг других планет, кроме Земли и Марса, наименования орбит, включающие греческую терминологию, используются реже.

  • Орбита Меркурия (гермоцентрическая или гермиоцентрическая): орбита вокруг планеты Меркурий .
  • Орбита Венеры (афродиоцентрическая или цитериоцентрическая): орбита вокруг планеты Венеры .
  • Орбита Юпитера (Йовицентрическая или зеноцентрическая [2] ): Орбита вокруг планеты Юпитер .
  • Орбита Сатурна (Кроноцентрическая [2] или сатурноцентрическая): Орбита вокруг планеты Сатурн .
  • Орбита Урана (ораноцентрическая): орбита вокруг планеты Уран .
  • Орбита Нептуна (Посейдоцентрическая): орбита вокруг планеты Нептун . [ необходима цитата ]

Классификация высот для геоцентрических орбит [ править ]

  • Низкая околоземная орбита (НОО): геоцентрические орбиты с высотой менее 2000 км (1200 миль). [3]
  • Средняя околоземная орбита (MEO): геоцентрические орбиты с высотой от 2000 км (1200 миль) до чуть ниже геосинхронной орбиты на высоте 35 786 км (22 236 миль). Также известна как промежуточная круговая орбита . Они используются для космических аппаратов глобальной навигационной спутниковой системы , таких как GPS , ГЛОНАСС , Galileo , BeiDou . Спутники GPS вращаются на высоте 20 200 километров (12 600 миль) с периодом обращения почти 12 часов. [4]
  • Геостационарная орбита (ГСО) и геостационарная орбита (ГСО) - это орбиты вокруг Земли, соответствующие звездному периоду вращения Земли . Хотя термины часто используются взаимозаменяемо, технически геосинхронная орбита соответствует периоду вращения Земли, но определение не требует, чтобы она имела нулевой наклон орбиты к экватору и, следовательно, не была стационарной выше заданной точки на экваторе, но может колебаться на север. и юг в течение дня. Таким образом, геостационарная орбита определяется как геостационарная орбита с нулевым наклоном. Геостационарные (и геостационарные) орбиты имеют большую полуось 42 164 км (26 199 миль). [5]Это работает до высоты 35 786 км (22 236 миль). Оба совершают один полный оборот вокруг Земли за звездные сутки (относительно звезд, а не Солнца).
  • Высокая околоземная орбита : геоцентрические орбиты над высотой геосинхронной орбиты (35 786 км или 22 236 миль). [4]

Для спутников, вращающихся вокруг Земли на высоте менее 800 км, сопротивление атмосферы является основной возмущающей силой орбиты из всех негравитационных сил. [6] Выше 800 км давление солнечной радиации вызывает самые большие орбитальные возмущения. [7] Однако атмосферное сопротивление сильно зависит от плотности верхних слоев атмосферы, которая связана с солнечной активностью, поэтому высота, на которой влияние атмосферного сопротивления подобно давлению солнечного излучения, изменяется в зависимости от фазы солнечный цикл.

Классификация наклонов [ править ]

  • Наклонная орбита : орбита, наклон которой относительно экваториальной плоскости не равен 0.
    • Полярная орбита : орбита, которая проходит над или почти над обоими полюсами планеты при каждом обороте. Следовательно, он имеет наклон (или очень близкий к) либо 90 градусов, либо -90 градусов.
    • Полярная солнечно-синхронная орбита (SSO): почти полярная орбита, которая проходит через экватор в одно и то же местное солнечное время на каждом проходе. Полезно для спутников для съемки изображений, потому что тени будут одинаковыми на каждом проходе.
  • Ненаклонная орбита : орбита, наклон которой равен нулю по отношению к некоторой плоскости отсчета .
    • Эклиптическая орбита : орбита без наклона относительно эклиптики .
    • Экваториальная орбита : орбита без наклона по отношению к экватору .
  • Около экваториальной орбиты : орбита, наклон которой относительно экваториальной плоскости почти равен нулю. Эта орбита обеспечивает быстрое повторное посещение (для одного орбитального космического корабля) приэкваториальных наземных объектов.

Направленные классификации [ править ]

  • Орбита Prograde : Орбита, которая находится в том же направлении, что и вращение основного (то есть на восток на Земле). По соглашению, наклон орбиты Prograde определяется как угол менее 90 °.
  • Ретроградная орбита : орбита, противоположная направлению вращения первичной обмотки. По соглашению ретроградные орбиты задаются с углом наклона более 90 °. За исключением спутников, находящихся на солнечно-синхронной орбите , на ретроградную орбиту Земли выводится несколько спутников, поскольку для их запуска требуется больше топлива, чем для прямой орбиты. Это связано с тем, что, когда ракета стартует на земле, у нее уже есть восточный компонент скорости, равный скорости вращения планеты на широте ее запуска .

Классификация эксцентриситета [ править ]

Есть два типа орбит: закрытые (периодические) орбиты и открытые (уходящие) орбиты. Круговая и эллиптическая орбиты замкнуты. Параболические и гиперболические орбиты открыты. Радиальные орбиты могут быть как открытыми, так и закрытыми.

  • 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 .
    • Геостационарной или геосинхронной орбите передачи (ГТО): эллиптическая орбита , где перигей находится на высоте от более низкой околоземной орбите (НОО) и апогее на высоте от на геостационарной орбите .
    • 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 .
    • Баллистическая орбита захвата : орбита с более низкой энергией, чем орбита перехода Хомана , космический корабль, движущийся с более низкой орбитальной скоростью, чем целевое небесное тело, вводится на аналогичную орбиту, позволяя планете или луне двигаться к нему и гравитационно захватить его на орбиту вокруг небесного тела. [8]
    • Коэллиптическая орбита: относительный ориентир для двух космических аппаратов или, в более общем смысле, спутников, находящихся на орбите в одной плоскости. «Коэллиптические орбиты можно определить как две орбиты, которые компланарны и конфокальны . Свойство коэллиптических орбит состоит в том, что разница в величине между выровненными радиус-векторами почти одинакова, независимо от того, в каком месте орбит они расположены. По этой и другим причинам , коэллиптические орбиты полезны при сближении [космических кораблей] ». [9]
  • Параболическая орбита : орбита с эксцентриситетом, равным 1. Такая орбита также имеет скорость, равную космической скорости, и, следовательно, будет избегать гравитационного притяжения планеты . Если увеличить скорость параболической орбиты, она станет гиперболической.
    • Спасательная орбита : параболическая орбита, на которой объект имеет убегающую скорость и движется прямо от планеты .
    • Орбита захвата : параболическая орбита, на которой объект имеет убегающую скорость и движется прямо к планете .
  • Гиперболическая орбита : орбита с эксцентриситетом больше 1. Такая орбита также имеет скорость, превышающую скорость убегания, и, как таковая, избежит гравитационного притяжения планеты и продолжит двигаться бесконечно, пока на нее не начнет действовать другое тело. с достаточной силой тяжести.
  • Радиальная орбита : орбита с нулевым угловым моментом и эксцентриситетом, равным 1. Два объекта движутся прямо навстречу или от друг друга по прямой.
    • Радиальная эллиптическая орбита : замкнутая эллиптическая орбита, по которой объект движется со скоростью, меньшей, чем его космическая скорость . Это эллиптическая орбита с малой полуосью = 0 и эксцентриситетом = 1. Хотя эксцентриситет равен 1, это не параболическая орбита.
    • Радиальная параболическая орбита : открытая параболическая орбита, по которой объект движется со скоростью убегания .
    • Радиальная гиперболическая орбита : открытая гиперболическая орбита, по которой объект движется со скоростью, превышающей скорость убегания . Это гиперболическая орбита с малой полуосью = 0 и эксцентриситетом = 1. Хотя эксцентриситет равен 1, это не параболическая орбита.

Классификация синхронности [ править ]

Вид на геостационарную орбиту с северного полюса мира . Наблюдателю на вращающейся Земле красный и желтый спутники кажутся неподвижными в небе над Сингапуром и Африкой соответственно.
  • Синхронная орбита : Орбита, период которой является рациональным кратным среднему периоду вращения тела, по которому движется по орбите, и находится в том же направлении вращения, что и это тело. Это означает, что траектория спутника, если смотреть со стороны центрального тела, будет повторяться точно после фиксированного числа оборотов. На практике распространены только отношения 1: 1 (геосинхронный) и 1: 2 (полусинхронный).
    • Геосинхронная орбита (ГСО): Орбита вокруг Земли с периодом, равным одному звездному дню , который является средним периодом вращения Земли, составляющим 23 часа 56 минут 4,091 секунды . Для почти круговой орбиты это означает высоту примерно 35 786 километров (22 236 миль). Наклонение и эксцентриситет орбиты не обязательно равны нулю. Если и наклон, и эксцентриситет равны нулю, то спутник будет казаться неподвижным с земли. Если нет, то каждый день спутник отслеживает аналемму (то есть "восьмерку") на небе, если смотреть с земли. Когда орбита круговая, а период вращения имеет нулевое наклонение, орбита также считаетсягеостационарный . Также известна как орбита Кларка в честь писателя Артура Кларка . [4]
      • Геостационарная орбита (GEO): круговая геостационарная орбита с нулевым наклоном . Для наземного наблюдателя этот спутник кажется неподвижной точкой в ​​небе. «Все геостационарные орбиты должны быть геостационарными, но не все геостационарные орбиты являются геостационарными». [4]
      • Тундровая орбита : синхронная, но сильно эллиптическая орбита со значительным наклонением (обычно около 63,4 °) и периодом обращения в один звездный день (23 часа 56 минут для Земли). Такой спутник большую часть времени проводит над обозначенной областью планеты . Благодаря особому наклону смещение перигея остается небольшим. [10]
    • Ареосинхронная орбита (АСО): а синхронная орбита вокруг планеты Марса с орбитальным периодом , равная по длине Марса сидерического дня , 24.6229 часов .
      • Ареостационарная орбита (AEO): круговая ареосинхронная орбита в экваториальной плоскости на высоте около 17000 км (10,557 миль ) над поверхностью Марса. Наблюдателю на Марсе этот спутник показался бы неподвижной точкой на небе.
  • Подсинхронная орбита : дрейфующая орбита близко ниже ГСО / ГСО.
    • Полусинхронная орбита : Орбита с периодом обращения, равным половине среднего периода вращения тела, на котором выполняется орбита, и в том же направлении вращения, что и это тело. Для Земли это означает период чуть менее 12 часов на высоте примерно 20 200 км (12 544,2 мили), если орбита круговая. [ необходима цитата ]
      • Орбита «Молния» : полусинхронный вариант орбиты тундры . Для Земли это означает период обращения по орбите чуть менее 12 часов. Такой спутник проводит большую часть своего времени в двух обозначенных областях планеты . Наклон 63,4 ° обычно используется для того, чтобы смещение перигея было небольшим. [10]
  • Суперсинхронная орбита : любая орбита, на которой период обращения спутника или небесного тела больше, чем период вращения тела, содержащего барицентр орбиты.

Орбиты в галактиках или модели галактик [ править ]

Орбита пирамиды
  • Коробчатая орбита : Орбита трехосной эллиптической галактики, которая заполняет область примерно прямоугольной формы.
  • Орбита пирамиды : орбита рядом с массивной черной дырой в центре трехосной галактики. [11] Орбиту можно описать как кеплеровский эллипс, который прецессирует вокруг черной дыры в двух ортогональных направлениях из-за крутящих моментов от трехосной галактики. [12] Эксцентриситет эллипса достигает единицы в четырех углах пирамиды, позволяя звезде на орбите подойти очень близко к черной дыре.
  • Трубная орбита : орбита рядом с массивной черной дырой в центре осесимметричной галактики. Подобно орбите пирамиды, за исключением того, что сохраняется одна компонента орбитального углового момента; в результате эксцентриситет никогда не достигает единицы. [12]

Особые классификации [ править ]

  • Солнечно-синхронная орбита : орбита, которая сочетает в себе 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 .
  • Замороженная орбита : орбита, на которой естественный дрейф из-за формы центрального тела был сведен к минимуму за счет тщательного выбора параметров орбиты.
  • Орбита Луны : На орбитальные характеристики этого Луны . Средняя высота 384 403 км (238 857 миль), эллиптическая - наклонная орбита .
  • За пределами низкой околоземной орбиты (BLEO) и за пределами околоземной орбиты (BEO) - это широкий класс орбит, которые энергетически дальше от низкой околоземной орбиты или требуют вывода на гелиоцентрическую орбиту как часть путешествия, которое может потребовать нескольких орбитальных вылетов , соответственно.
  • Почти прямолинейная гало-орбита (NRHO): орбита, которая в настоящее время планируется в окололунном пространстве, как селеноцентрическая орбита, которая будет служить плацдармом для будущих миссий. [13] [14] Планируемая орбита лунных ворот НАСА примерно в 2024 году в виде высокоэллиптической семидневной почти прямолинейной гало-орбиты вокруг Луны, которая доставит небольшую космическую станцию ​​на расстояние 3000 километров (1900 миль) от Северный полюс Луны находится на самом близком расстоянии и на расстоянии 70 000 километров (43 000 миль) над южным полюсом Луны . [15] [16] [17]
  • Удаленная ретроградная орбита (DRO): устойчивая круговая ретроградная орбита (обычно относящаяся к Лунной удаленной ретроградной орбите). Стабильность означает, что спутникам в DRO не нужно использовать топливо на станции, чтобы оставаться на орбите. Лунный DRO - это высокая лунная орбита с радиусом приблизительно 61 500 км. [18] Это было предложено [ кем? ] в 2017 году в качестве возможной орбиты шлюза [ требуется уточнение ] , за пределами EM L1 и L2. [14]
  • Затухающая орбита : затухающая орбита - это орбита на малой высоте, которая со временем уменьшается из-за сопротивления атмосферы. Используется для утилизации умирающих искусственных спутников или для торможения межпланетного космического корабля.
  • Орбита за Землей , гелиоцентрическая орбита, которая размещена таким образом, что спутник первоначально будет следовать за Землей, но с несколько меньшей орбитальной угловой скоростью, так что из года в год он смещается дальше. Эта орбита использовалась на космическом телескопе Спитцер , чтобы резко снизить тепловую нагрузку от теплой Земли от более типичной геоцентрической орбиты, используемой для космических телескопов. [19]
  • Орбита кладбища (или орбита захоронения, мусорная орбита): орбита, на которую спутники перемещаются в конце своей работы. Для геостационарных спутников на несколько сотен километров выше геостационарной орбиты. [20] [21]
  • Парковочная орбита , временная орбита.
  • Переходная орбита , орбита, используемая во время орбитального маневра с одной орбиты на другую.
  • Повторяющаяся орбита : орбита, на которой наземный трек спутника повторяется через определенный период времени.

Классификация псевдоорбит [ править ]

Диаграмма, показывающая пять лагранжевых точек в системе двух тел, одно тело которого намного массивнее другого (например, Солнце и Земля). В такой системе L 3 - L 5 расположены немного за пределами орбиты вторичного компонента, несмотря на их появление на этой мелкомасштабной диаграмме.
  • Орбита-подкова : орбита, которая кажется наземному наблюдателю вращающейся вокруг определенной планеты, но на самом деле находится на одной орбите с планетой . См. Астероиды 3753 Cruithne и 2002 AA 29 .
  • Лунная переходная орбита (LTO) [ требуется пояснение ] (выполняется с транслунной инъекцией , TLI)
  • Переходная орбита Марса (MTO), также известная как орбита трансмарсианской инъекции (TMI)
  • Halo орбита и Лиссаж орбита : Эти орбиты вокруг точки Лагранжа . Точки Лагранжа показаны на соседней диаграмме, и орбиты около этих точек позволяют космическому аппарату оставаться в постоянном относительном положении с очень небольшим использованием топлива. Орбиты вокруг точки L 1 используются космическими кораблями, которым требуется постоянный обзор Солнца, такими как Солнечная и гелиосферная обсерватория . Орбиты вокруг L 2 используются миссиями, которые всегда хотят, чтобы Земля и Солнце находились за ними. Это позволяет использовать один экран для защиты от излучения Земли и Солнца, обеспечивая пассивное охлаждение чувствительных инструментов. Примеры включают микроволновый датчик анизотропии Уилкинсона.и предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба . L1, L2 и L3 - нестабильные орбиты [6], а это означает, что небольшие возмущения приведут к сносу орбитального аппарата с орбиты без периодических корректировок.
  • Орбита P / 2 , высокостабильная лунная резонансная орбита 2: 1 , которая была впервые использована с космическим кораблем TESS ( Transiting Exoplanet Survey Satellite ) в 2018 году. [22] [23]

См. Также [ править ]

  • Геоцентрические орбиты
  • Орбитальный космический полет
  • Оскулирующая орбита

Примечания [ править ]

  1. ^ Орбитальные периоды и скорости рассчитываются с использованием соотношений 4π 2 R 3  =  T 2 GM и V 2 R  =  GM , где R = радиус орбиты в метрах, T = период обращения в секундах, V = орбитальная скорость в м / с, G = постоянная тяготения ≈ 6,673 × 10 - 11  Нм 2 / кг 2 , М = масса Земли ≈ 5,98 × 10 24  кг.
  2. ^ Приблизительно в 8,6 раз, когда Луна находится ближе всего (363 104 км ÷ 42 164 км) до 9,6 раз, когда Луна самая дальняя (405 696 км ÷ 42 164 км).

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Определение GALACTOCENTRIC" . www.merriam-webster.com . Дата обращения 3 июня 2020 .
  2. ^ a b Паркер, Сибил П. (2002). Словарь научных и технических терминов McGraw-Hill, шестое издание . Макгроу-Хилл. п. 1772. ISBN 007042313X.
  3. ^ "Стандарт безопасности НАСА 1740.14, Руководящие принципы и процедуры оценки для ограничения орбитального мусора" (PDF) . Управление безопасности и обеспечения выполнения миссий. 1 августа 1995 г. с. А-2. Архивировано из оригинального (PDF) 15 февраля 2013 года. Низкая околоземная орбита (НОО) - область космоса ниже высоты 2000 км. , страницы 37–38 (6–1,6–2); рисунок 6-1.
  4. ^ a b c d "Орбита: определение" . Руководство автора вспомогательных описаний, 2013 . Главный справочник по глобальным изменениям Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Архивировано из оригинального 11 мая 2013 года . Проверено 29 апреля 2013 года .
  5. ^ Vallado, David A. (2007). Основы астродинамики и приложений . Хоторн, Калифорния: Microcosm Press. п. 31.
  6. ↑ Кшиштоф, Сосница (1 марта 2015 г.). «Воздействие атмосферного сопротивления на орбиты Старлетт, Стеллы, Аджисаи и Ларес» . Искусственные спутники . 50 (1): 1–18. DOI : 10,1515 / Арса-2015-0001 .
  7. ^ Бери, Гжегож; Сосница, Кшиштоф; Зайдель, Радослав; Стругарек, Дариуш (28 января 2020 г.). «К орбитам Галилео 1 см: проблемы моделирования возмущающих сил» . Журнал геодезии . 94 (2): 16. DOI : 10.1007 / s00190-020-01342-2 .
  8. ^ Hadhazy, Адам (22 декабря 2014). «Новый способ добраться до Марса безопасно, в любое время и дешево» . Scientific American . Проверено 25 декабря 2014 .
  9. ^ Уиппл, П. Х. (17 февраля 1970 г.). "Некоторые характеристики коэллиптических орбит - случай 610" (PDF) . Bellcom Inc . Вашингтон: НАСА. Архивировано из оригинального (PDF) 21 мая 2010 года . Проверено 23 мая 2012 года .
  10. ^ a b Этот ответ объясняет, почему такой наклон сохраняет небольшой апсидиальный дрейф: https://space.stackexchange.com/a/24256/6834
  11. ^ Мерритт и Василев, орбитам вокруг черных дыр в трехосных ЯДЕР» , The Astrophysical Journal +726 (2), 61 (2011).
  12. ^ a b Мерритт, Дэвид (2013). Динамика и эволюция ядер галактик . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN 9780691121017.
  13. ^ НАСА формирует научный план для форпоста дальнего космоса около Луны, март 2018
  14. ^ a b Как новая орбитальная лунная станция может доставить нас на Марс и дальше, октябрь 2017 г., видео с реф.
  15. ^ Angelic гало орбита выбрана для первого лунного форпоста человечества. Европейское космическое агентство, Издательство PhysOrg. 19 июля 2019.
  16. ^ Halo орбита выбрана для космической станции Gateway. Дэвид Сонди, Новый Атлас . 18 июля 2019.
  17. ^ Фауст, Джефф (16 сентября 2019). «НАСА Cubesat для проверки лунной орбиты Врата» . SpaceNews . Проверено 15 июня 2020 .
  18. ^ «Справочная концепция миссии по перенаправлению астероидов» (PDF) . www.nasa.gov . НАСА . Дата обращения 14 июня 2015 .
  19. ^ «О Спитцере: быстрые факты» . Калтех. 2008. Архивировано из оригинала 2 февраля 2007 года . Проверено 22 апреля 2007 года .
  20. ^ "Стандартные методы предотвращения образования космического мусора на орбите правительства США" (PDF) . Федеральное правительство США . Проверено 28 ноября 2013 года .
  21. ^ Луу, Ким; Саболь, Крис (октябрь 1998 г.). «Влияние возмущений на космический мусор на сверхсинхронных орбитах хранения» (PDF) . Технические отчеты исследовательской лаборатории ВВС (AFRL-VS-PS-TR-1998-1093) . Проверено 28 ноября 2013 года .
  22. ^ Кизи, Лори (31 июля 2013 г.). «Новая миссия исследователя выбирает« правильную »орбиту» . НАСА . Проверено 5 апреля 2018 года .
  23. ^ Overbye, Dennis (26 марта 2018). «Познакомьтесь с Тесс, искательницей чужих миров» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 апреля 2018 года .