Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сравнение размеров орбит группировок GPS , ГЛОНАСС , Galileo , BeiDou-2 и Iridium , Международной космической станции , космического телескопа Хаббл и геостационарной орбиты (и ее орбиты захоронения ) с радиационными поясами Ван Аллена и масштабом Земли . [а]
В Луны орбита «S составляет около 9 раз больше на геостационарную орбиту. [b] (В файле SVG наведите указатель мыши на орбиту или ее метку, чтобы выделить ее; щелкните, чтобы загрузить ее статью.)

Низкой околоземной орбите ( НОО ) является геоцентрической орбите с высотой 2,000 км (1200 миль) или меньше (примерно одна треть радиуса Земли ), [1] , или, по крайней мере , 11,25 периодов в день (ые орбитальный период 128 минут или меньше) и эксцентриситет менее 0,25. [2] Большинство искусственных объектов в космическом пространстве находятся на НОО. [3]

Существует большое количество других источников [4] [5] [6], которые определяют НОО с точки зрения высоты . Высота объекта на эллиптической орбите может значительно меняться по орбите. Даже для круговых орбит , высота над землей может варьироваться в зависимости от целых 30 км (19 миль) (особенно для полярных орбит ) из - за сплюснутость из сфероида фигуры Земли и местной топографии . Хотя определения, основанные на высоте, по своей сути неоднозначны, большинство из них попадают в диапазон, определяемый периодом обращения 128 минут, потому что, согласно третьему закону Кеплера , это соответствуетБольшая полуось 8413 км (5228 миль). Для круговых орбит это, в свою очередь, соответствует высоте на 2042 км (1269 миль) над средним радиусом Земли, что согласуется с некоторыми верхними пределами высоты в некоторых определениях НОО.

Некоторые источники определяют область НОО как область в космосе, которую занимают орбиты НОО. [1] [7] [8] [9] Некоторые высокоэллиптические орбиты могут проходить через область НОО вблизи своей наименьшей высоты (или перигея ), но не находятся на орбите НОО, поскольку их максимальная высота (или апогей ) превышает 2000 км (1,242,7). миль). Суборбитальные объекты также могут достигать области НОО, но не находятся на орбите НОО, потому что они повторно входят в атмосферу . Различие между орбитами НОО и областью НОО особенно важно для анализа возможных столкновений между объектами, которые сами могут не находиться на НОО, но могут столкнуться со спутниками или обломками на орбитах НОО.

На сегодняшний день все пилотируемые космические станции , а также большинство спутников находятся на НОО. С 1968 по 1972 годы лунные миссии программы « Аполлон » отправили людей за пределы НОО. После окончания программы "Аполлон" не было никаких полетов человека в космос за пределами НОО.

Орбитальные характеристики [ править ]

Средняя орбитальная скорость, необходимая для поддержания стабильной низкой околоземной орбиты, составляет около 7,8 км / с (28 000 км / ч; 17 000 миль в час), но уменьшается с увеличением высоты орбиты. Рассчитанное для круговой орбиты 200 км (120 миль) это 7,79 км / с (28000 км / ч; 17 400 миль в час), а для 1500 км (930 миль) это 7,12 км / с (25 600 км / ч; 15 900 миль в час). . [10] дельта-V , необходимый для достижения низкой околоземной орбиты начинается около 9,4 км / с. Атмосферное и гравитационное сопротивление, связанное с запуском, обычно добавляет 1,3–1,8 км / с (4 700–6 500 км / ч; 2 900–4 000 миль в час) к ракете-носителю delta-v, необходимой для достижения нормальной орбитальной скорости на НОО около 7,8 км / с (28 080 км / ч; 17 448 миль / ч). [11]

Сила тяжести на НОО лишь немного меньше, чем на поверхности Земли. Это связано с тем, что расстояние до НОО от поверхности Земли намного меньше радиуса Земли. Однако объект на орбите, по определению, находится в свободном падении, поскольку нет силы, удерживающей его. В результате объекты на орбите, в том числе люди, испытывают чувство невесомости , хотя на самом деле они не лишены веса.

Объекты на НОО сталкиваются с атмосферным сопротивлением газов в термосфере (примерно 80–500 км над поверхностью) или экзосфере (примерно 500 км или 311 миль и выше), в зависимости от высоты орбиты. Из-за атмосферного сопротивления спутники обычно не движутся по орбите ниже 300 км (190 миль). Объекты на низкой околоземной орбите между плотной частью атмосферы и внутренним радиационным поясом Ван Аллена .

Экваториальные низкие околоземные орбиты (ELEO) являются разновидностью LEO. Эти орбиты с малым наклоном к экватору позволяют быстро пересматривать низкоширотные места на Земле и имеют самые низкие требования к дельта-v (т. Е. Расход топлива) по сравнению с любой орбитой при условии, что они имеют прямую (не ретроградную) ориентацию с относительно вращения Земли. Орбиты с большим углом наклона к экватору обычно называют полярными орбитами .

Более высокие орбиты включают среднюю околоземную орбиту (MEO), иногда называемую промежуточной круговой орбитой (ICO), а еще выше - геостационарную орбиту (GEO). Орбиты выше низкой могут привести к преждевременному выходу из строя электронных компонентов из-за интенсивного излучения и накопления заряда.

В 2017 году в нормативных документах стали отмечаться "очень низкие околоземные" орбиты . Эти орбиты, называемые " VLEO ", требуют использования новых технологий для поднятия орбиты, потому что они работают на орбитах, которые обычно разрушаются слишком рано, чтобы быть экономически полезными. [12]

Использование LEO [ править ]

Воспроизвести медиа
Примерно половина орбиты МКС .

Низкая околоземная орбита требует наименьшего количества энергии для размещения спутника. Он обеспечивает высокую пропускную способность и низкую задержку связи . Спутники и космические станции на НОО более доступны для экипажа и обслуживания.

Поскольку для размещения спутника на НОО требуется меньше энергии, а спутнику там требуются менее мощные усилители для успешной передачи, НОО используется для многих приложений связи, таких как телефонная система Иридиум . Некоторые спутники связи используют гораздо более высокие геостационарные орбиты и движутся с той же угловой скоростью, что и Земля, чтобы казаться неподвижными над одним местом на планете.

Недостатки [ править ]

Спутники на низкой околоземной орбите имеют небольшое мгновенное поле зрения , они могут одновременно наблюдать и связываться только с частью Земли, а это означает, что для обеспечения непрерывного покрытия требуется сеть (или « созвездие ») спутников. Спутники в нижних регионах НОО также страдают от быстрого орбитального распада , требующего либо периодической перезагрузки для поддержания стабильной орбиты, либо запуска заменяющих спутников при повторном входе старых.

Примеры [ править ]

  • Международная космическая станция находится в ЕМ около 400 км (250 миль) до 420 км (260 миль) над поверхностью Земли, [13] и потребности reboosting несколько раз в год из - за орбитальный распад.
  • Iridium спутников телекоммуникационных орбиты около 780 км (480 миль).
  • Спутники наблюдения Земли , также известные как спутники дистанционного зондирования , включая спутники-шпионы и другие спутники для получения изображений Земли, используют НОО, поскольку они могут более четко видеть поверхность Земли, находясь ближе к ней. Они также могут пересекать поверхность Земли. Большинство искусственных спутников размещено на НОО [14], совершая один полный оборот вокруг Земли примерно за 90 минут. Спутники также могут использовать солнечно-синхронные орбиты на низкой околоземной орбите на высоте около 800 км (500 миль) и близком к полярному наклону; Envisat (2002–2012) - один из примеров спутника наблюдения Земли, который использует этот конкретный тип НОО (на 770 км (480 миль)).
    • Гравиметрические миссии, такие как GOCE, находились на орбите примерно 255 км (158 миль) для измерения гравитационного поля Земли с максимальной чувствительностью (время работы миссии было ограничено из-за сопротивления атмосферы); GRACE и GRACE-FO находятся на орбите около 500 км (310 миль).
  • На телескопе Хаббла орбиты в около 540 км (340 миль) над поверхностью Земли.
  • Китайская станция Tiangong-1 находилась на орбите примерно 355 километров (221 миль) [15] до своего спуска с орбиты в 2018 году.
  • Китайская станция Тяньгун-2 находилась на орбите примерно 370 км (230 миль) до своего спуска с орбиты в 2019 году.

Космический мусор [ править ]

Окружающая среда НОО становится перегруженной космическим мусором из-за частых запусков объектов. В последние годы это вызывает растущую озабоченность, поскольку столкновения с орбитальными скоростями могут быть опасными и даже смертельными. Столкновения могут привести к появлению еще большего количества космического мусора, создавая эффект домино , известный как синдром Кесслера . Space Operations Center Совмещенная , часть Соединенных Штатов стратегического командования (ранее Космическое командование США), в настоящее время отслеживает более 8500 объектов больше , чем 10 см в ЕМ. [16] Однако ограниченная обсерватория АресибоИсследование показало, что может существовать приблизительно один миллион объектов размером более 2 миллиметров [17], которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть из наземных обсерваторий. [18]

См. Также [ править ]

  • Сравнение орбитальных систем запуска
  • Геостационарная орбита (GEO)
  • Ракета-носитель для тяжелых грузов
  • Высокая околоземная орбита (HEO)
  • Высокоэллиптическая орбита (HEO)
  • Список орбит
  • Средняя околоземная орбита (СОО)
  • Ракета-носитель средней грузоподъемности
  • Конкретные примеры орбитальной энергии
  • Суборбитальный космический полет
  • Радиационный пояс Ван Аллена

Примечания [ править ]

  1. ^ Орбитальные периоды и скорости вычисляются 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 , гравитационная постоянная, приблизительно6,673 × 10 -11  Нм 2 / кг 2 ; M , масса Земли, приблизительно5,98 × 10 24  кг .
  2. ^ Примерно в 8,6 раза (по радиусу и длине), когда Луна ближайшая (363 104  км ÷42 164  км ) до 9,6 раз, когда Луна самая дальняя (405 696  км ÷42 164  км ).

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Рекомендации IADC по предупреждению образования космического мусора» (PDF) . МЕЖУЧРЕЖДЕНЧЕСКИЙ КОМИТЕТ ПО КООРДИНАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА: Выпущено Руководящей группой и Рабочей группой 4. Сентябрь 2007 г. Область A, Область низкой околоземной орбиты (или НОО) - сферическая область, которая простирается от поверхности Земли до высоты (Z) 2000 км.
  2. ^ "Текущие файлы каталога" . Проверено 13 июля 2018 года . НОО: среднее движение> 11,25 и эксцентриситет <0,25
  3. ^ Сампайо, Джарбас; Внук, Эдвин; Вильена де Мораес, Родольфо; Фернандес, Сандро (01.01.2014). "Резонансная орбитальная динамика в области НОО: в центре внимания космический мусор" . Математические проблемы инженерии . 2014 : Рисунок 1: Гистограмма среднего движения внесенных в каталог объектов. DOI : 10.1155 / 2014/929810 .
  4. ^ "Определение НИЗКОЙ ОРБИТЫ ЗЕМЛИ" . Словарь Мерриама-Вебстера . Проверено 8 июля 2018 .
  5. ^ «Часто задаваемые вопросы» . FAA . Проверено 14 февраля 2020 . НОО относится к орбитам, которые обычно имеют высоту менее 2400 км (1491 миль).
  6. ^ Кэмпбелл, Эшли (2015-07-10). «Глоссарий SCaN» . НАСА . Проверено 12 июля 2018 . Низкая околоземная орбита (НОО): геоцентрическая орбита с высотой намного меньше радиуса Земли. Спутники на этой орбите находятся на высоте от 80 до 2000 километров над поверхностью Земли.
  7. ^ "Что такое орбита?" . НАСА . Дэвид Хитт: Служба образовательных технологий НАСА, Элис Вессон: Лаборатория реактивного движения, Дж.Д. Харрингтон: штаб-квартира; Ларри Купер: штаб-квартира; Флинт Уайлд: MSFC ;, Энн Мари Тротта: штаб-квартира; Дидра Уильямс: MSFC. 2015-06-01 . Проверено 8 июля 2018 . НОО - это первые от 100 до 200 миль (от 161 до 322 км) пространства.CS1 maint: другие ( ссылка )
  8. ^ Сен, Абхиджит; Тивари, Санат Кумар (2014). «Зарядка космического мусора в регионах НОО и ГСО». 40-я научная ассамблея КОСПАР . 40 : PEDAS.1–41–14. Bibcode : 2014cosp ... 40E2964S . Регион LEO (от 100 км [sic] до 1000 км)
  9. ^ Стил, Дилан (2016-05-03). «Справочник исследователя: Воздействие космической среды» . НАСА . п. 7 . Проверено 12 июля 2018 . среда на низкой околоземной орбите (НОО), определяемая как 200–1000 км над поверхностью Земли
  10. ^ "Параметры LEO" . www.spaceacademy.net.au . Проверено 12 июня 2015 .
  11. ^ Swinerd, Graham (2008). Как летают космические корабли . Praxis Publishing. С. 103–104. ISBN 978-0387765723.
  12. ^ Мессье, Дуг (2017-03-03). «SpaceX хочет запустить 12 000 спутников» . Параболическая дуга . Проверено 22 января 2018 .
  13. ^ «Большая высота улучшает экономию топлива станции» . НАСА . Проверено 12 февраля 2013 .
  14. ^ Holli, Riebeek (2009-09-04). «Земная обсерватория НАСА» . earthobservatory.nasa.gov . Проверено 28 ноября 2015 .
  15. ^ "天宫 一号 成功 完成 二次 变轨"
  16. ↑ Информационный бюллетень: Объединенный центр космических операций, заархивированный 03 февраля 2010 г. на Wayback Machine.
  17. ^ Архив астрономии: космический мусор
  18. ^ МКС лазерной метла, проект Orion в архиве 2011-07-28 в Wayback Machine

 В эту статью включены материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .