Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлен с низкой околоземной орбиты )
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 Землей в масштабе. [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 близко к Земле, часто определяется как орбитальный период 128 минут или меньше ( что делает не менее 11,25 орбиты в день) и эксцентриситет меньше , чем 0,25. [1] Большинство искусственных объектов в космическом пространстве находятся на НОО, их высота не превышает одной трети радиуса Земли . [2]

Термин «область НОО» также используется для области космоса ниже высоты 2000 км (1200 миль) (примерно одна треть радиуса Земли ). [3] Объекты на орбитах, которые проходят через эту область, даже если они имеют апогей дальше или являются суборбитальными , тщательно отслеживаются, потому что они представляют риск столкновения для многих спутников на низкой околоземной орбите.

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

Определение характеристик [ править ]

Большое количество источников [4] [5] [6] определяют НОО с точки зрения высоты . Высота объекта на эллиптической орбите может значительно изменяться вдоль орбиты. 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, определенный периодом обращения 128 минут, потому что, согласно третьему закону Кеплера , это соответствует большой полуоси.8,413 км (5,228 миль). Для круговых орбит это, в свою очередь, соответствует высоте на 2 042 км (1269 миль) над средним радиусом Земли, что согласуется с некоторыми из верхних пределов высоты в некоторых определениях НОО.

Некоторые источники определяют область НОО как область в космосе, которую занимают орбиты НОО. [3] [7] [8] Некоторые высокоэллиптические орбиты могут проходить через область НОО вблизи своей наименьшей высоты (или перигея ), но не находятся на орбите НОО, потому что их максимальная высота (или апогей ) превышает 2000 км (1242,7 мили). 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.

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. Рассчитанный 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). . [9] 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 (28 100 км / с). км / ч; 17 400 миль / ч). [10]

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 80–600 км над поверхностью) или экзосфере (примерно 600 км или 400 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 подмножеством 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 очень 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, расположенные ниже 450 км (280 миль) и называемые " VLEO ", требуют использования новых технологий для подъема на орбиту, потому что они работают на орбитах, которые обычно сходят на нет слишком рано, чтобы быть экономически полезными. [11] [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 ]

В отличие от геостационарных спутников , спутники на низкой околоземной орбите имеют небольшое поле зрения , они могут одновременно наблюдать и связываться только с частью Земли. 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 периодического повторного ускорения 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 вновь повышающий 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 , в том числе спутники-шпионы и другие спутники для получения изображений Земли, используют НОО, поскольку они могут более четко видеть поверхность Земли, находясь ближе к ней. Большинство искусственных спутников размещено на НОО. [14] Спутники также могут использовать преимущества постоянного освещения поверхности ниже через солнечно-синхронные орбиты LEO на высоте около 800 км (500 миль) и близком к полярному наклонению. Envisat (2002–2012) - один из примеров.
  • Гравиметрические миссии, такие как GOCE, находились на орбите примерно 255 км (158 миль) для измерения гравитационного поля Земли с максимальной чувствительностью. Срок службы миссии был ограничен из-за сопротивления атмосферы. Грейс и Грейс-ФО находились на орбите примерно в 500 км (310 миль). * Космический телескоп Хаббла вращается на высоте примерно 540 км (340 миль) над Землей.
  • Китайская станция Tiangong-1 находилась на орбите примерно 355 километров (221 миль) [15] до своего спуска с орбиты в 2018 году.
  • Китайская станция Tiangong-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. Это вызывает растущее беспокойство в последние годы, 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), треки более 8500 объектов больше , чем 10 см на НОО. [16] Может быть около миллиона очень опасных объектов размером более 2 миллиметров, [17]которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть с наземных обсерваторий, согласно ограниченному исследованию обсерватории Аресибо . [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 (MEO)
  • Ракета-носитель средней грузоподъемности
  • Конкретные примеры орбитальной энергии
  • Суборбитальный космический полет
  • Радиационный пояс Ван Аллена

Заметки [ 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. ^ "Текущие файлы каталога" . Проверено 13 июля 2018 года . НОО: среднее движение> 11,25 и эксцентриситет <0,25
  2. ^ 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 занесенных в каталог объектов. DOI : 10.1155 / 2014/929810 .
  3. ^ a b «Рекомендации МКК 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.
  4. ^ "Определение НИЗКОЙ ОРБИТЫ ЗЕМЛИ" . Словарь Мерриама-Вебстера . Проверено 8 июля 2018 .
  5. ^ «Часто задаваемые вопросы» . FAA . Проверено 14 февраля 2020 . НОО обозначает орбиты, которые обычно имеют высоту менее 2400 км (1491 миль).
  6. ↑ Кэмпбелл, Эшли (10.07.2015). «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, Джей Ди 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. ^ 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
  9. ^ "Параметры LEO" . www.spaceacademy.net.au . Проверено 12 июня 2015 .
  10. ^ Swinerd, Graham (2008). Как летают космические корабли . Praxis Publishing. С. 103–104. ISBN 978-0387765723.
  11. ^ Crisp, NH; Робертс, PCE; Livadiotti, S .; Ойко, ВТА; Эдмондсон, С .; Хей, SJ; Huyton, C .; Sinpetru, L .; Smith, KL; Worrall, SD; Беседас, Дж. (2020-08 гг.). «Преимущества очень низкой околоземной орбиты для миссий по наблюдению за Землей» . Прогресс в аэрокосмических науках . 117 : 100619. дои : 10.1016 / j.paerosci.2020.100619 . Проверить значения даты в: |date=( помощь )
  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 03.02.2010 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 .