Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Анимация тундровой орбиты. наклон = 63,4 °
   Эксцентриситет: 0,2  ·    Эксцентриситет: 0,3  ·   земной шар

Тундры орбита ( русская : Орбита «Тундра») является высоким эллиптической геостационарной орбитой с высоким наклонением (приблизительно 63,4 °), с орбитальным периодом одного сидерического дня , и типичным эксцентриситетом между 0,2 и 0,3. Спутника размещена на этой орбите проводит большую часть своего времени по выбранной области Земли , явление , известное как апогейные обитают , что делает их особенно хорошо подходят для спутников связи , обслуживающих высоких широт. Земля трекспутника на орбите тундры представляет собой замкнутую цифру 8 с меньшей петлей над северным или южным полушарием. [1] [2] Это отличает их от орбит «Молния», предназначенных для обслуживания высокоширотных регионов, которые имеют такое же наклонение, но половину периода и не перемещаются по одному региону. [3] [4]

Использует [ редактировать ]

Орбиты тундры и молнии используются для обеспечения пользователей высоких широт более высокими углами возвышения, чем геостационарная орбита . Это желательно, так как радиовещание на эти широты с геостационарной орбиты (выше экватора Земли ) требует значительной мощности из-за малых углов места , а также дополнительного расстояния и атмосферного затухания, которое с этим связано . Сайты, расположенные выше 81 ° широты, вообще не могут видеть геоцентрические спутники, и, как правило, углы возвышения менее 10 ° могут вызвать проблемы в зависимости от частоты связи. [5] : 499 [6]

Сильноэллиптические орбиты представляют собой альтернативу геостационарным орбитам, поскольку они остаются над желаемыми высокоширотными регионами в течение длительных периодов времени в апогее. Однако их удобство смягчается стоимостью: для обеспечения непрерывного покрытия с орбиты Тундры требуется два спутника (три с орбиты Молния). [3]

Наземная станция, получающая данные от спутниковой группировки на высокоэллиптической орбите, должна периодически переключаться между спутниками и иметь дело с различными уровнями сигнала, задержкой и доплеровскими сдвигами по мере того, как дальность действия спутников изменяется по всей ее орбите. Эти изменения менее заметны для спутников на орбите тундры, учитывая их увеличенное расстояние от поверхности, что делает отслеживание и связь более эффективными. [7] Кроме того, в отличие от орбиты «Молния», спутник на орбите тундры избегает прохождения через пояса Ван Аллена . [8]

Несмотря на эти преимущества, орбита Тундры используется реже, чем орбита Молния [8], отчасти из-за более высокой требуемой энергии запуска. [1]

Предлагаемое использование [ править ]

В 2017 году Управление космического мусора ЕКА выпустило документ, в котором предлагалось использовать орбиту, подобную тундре, в качестве орбиты для удаления старых геосинхронных спутников с высоким наклонением, в отличие от традиционных орбит захоронения . [3]

Свойства [ править ]

Типичная [7] тундровая орбита имеет следующие свойства:

  • Наклонение: 63,4 °
  • Аргумент перигея: 270 °
  • Период: 1436 минут
  • Эксцентриситет: 0,24–0,4
  • Большая полуось: 42164 км (26199 миль)

Наклонение орбиты [ править ]

В общем, сжатие Земли возмущает аргумент спутника перигея ( ), так что он постепенно изменяется со временем. [1] Если мы будем рассматривать только коэффициент первого порядка , перигей будет изменяться в соответствии с уравнением 1 , если только он не будет постоянно корректироваться с помощью горения двигателя малой тяги.

 

 

 

 

( 1 )

где - наклонение орбиты, - эксцентриситет, - среднее движение в градусах за день, - возмущающий фактор, - радиус Земли, - большая полуось, и выражается в градусах за день.

Чтобы избежать этого расхода топлива, на орбите тундры используется наклон 63,4 °, для которого коэффициент равен нулю, так что положение перигея со временем не меняется. [9] [10] : 143 [7] Это называется критическим наклоном, а построенная таким образом орбита называется замороженной орбитой .

Аргумент перигея [ править ]

Аргумент перигея 270 ° мест апогея в самой северной точке орбиты. Аргумент перигея в 90 ° также будет служить высоким южным широтам. Аргумент перигея 0 ° или 180 ° заставил бы спутник пребывать над экватором, но в этом не было бы особого смысла, поскольку это можно было бы лучше сделать с помощью обычной геостационарной орбиты . [7]

Период [ править ]

Период в один звездный день гарантирует, что спутники будут следовать одной и той же наземной траектории с течением времени. Это контролируется большой полуосью орбиты. [7]

Эксцентриситет [ править ]

Эксцентриситет выбирается для необходимого времени выдержки и меняет форму дорожки грунта. Тундры орбита обычно имеет эксцентриситет около 0,2; один с эксцентриситетом около 0,4, изменяющий наземный путь с цифры 8 на каплевидную, называется орбитой супертундры . [11]

Большая полуось [ править ]

Точная высота спутника на орбите тундры варьируется в зависимости от миссии, но типичная орбита будет иметь перигей примерно 25000 километров (16000 миль) и апогей 39700 километров (24700 миль) для большой полуоси в 46000 километров. (29 000 миль). [7]

Космический корабль на орбитах тундры [ править ]

Трек орбиты QZSS , имеющий характеристики, аналогичные орбите тундры, но меньшее наклонение

С 2000 по 2016 год компания Sirius Satellite Radio , теперь входящая в состав Sirius XM Holdings , управляла группировкой из трех спутников на орбитах тундры для спутникового радио . [12] [13] Raan и средняя аномалия каждого спутника были смещены на 120 ° , так что , когда один спутник перемещается из положения, другой прошел перигей и был готов взять на себя. Созвездие было разработано для лучшего охвата потребителей в далеких северных широтах, уменьшения воздействия городских каньонов и требовало всего 130 ретрансляторов по сравнению с 800 для геостационарной системы. После слияния Sirius и XMон изменил конструкцию и орбиту заменяющего спутника FM-6 с тундровой на геостационарную. [14] [15] Это дополнило уже геостационарный FM-5 (запущен в 2009 г.) [16], а в 2016 г. Сириус прекратил вещание с тундровых орбит. [17] [18] [19] Спутники Сириус были единственными коммерческими спутниками, которые использовали орбиту Тундры. [20]

Японская квазизенитная спутниковая система использует геосинхронную орбиту, аналогичную орбите тундры, но с наклоном всего 43 °. Он включает четыре спутника, следующих по одной наземной трассе. Он был протестирован с 2010 года и полностью введен в эксплуатацию в ноябре 2018 года. [21]

Предлагаемые системы [ править ]

Орбита Tundra была рассмотрена для использования в проекте ESA Archimedes, радиовещательной системе, предложенной в 1990-х годах. [13] [22]

Сравнение Tundra орбиты , QZSS орбиты и Молния орбиты - экваториальный вид
Вид сбоку
Фиксированная рамка Земля , вид спереди
Фиксированная рамка Земля , Вид сбоку
   Тундровая орбита  ·    QZSS орбита  ·   Молния орбита  ·   земной шар

См. Также [ править ]

  • Эллиптическая орбита
  • Список орбит
  • Молния орбита

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Фортескью, PW; Mottershead, LJ; Swinerd, G .; Старк, JPW (2003). «Раздел 5.7: высокоэллиптические орбиты». Системотехника космических аппаратов . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-61951-2.
  2. ^ Дикинсон, Дэвид (2018). "Вселенная сегодня". Полное руководство по изучению космоса: все, что вам нужно знать, чтобы стать астрономом-любителем . Page Street Publishing. п. 203. ISBN 9781624145452.
  3. ^ a b c Дженкин, AB; Маквей, JP; Уилсон, младший; Зорге, МЭ (2017). Исследование орбиты сброса тундры . 7-я Европейская конференция по космическому мусору. Управление космического мусора ЕКА. Архивировано из оригинала на 2017-10-02 . Проверено 2 октября 2017 .
  4. ^ Mortari, D .; Уилкинс, депутат; Брукколери, К. (2004). "Цветочные созвездия" (PDF) : 4. Архивировано (PDF) из оригинала 09.08.2017 . Проверено 2 октября 2017 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  5. ^ Ильчев, Стойче Димов (2017). Теория глобальных спутниковых метеорологических наблюдений (GSMO) . 1 . Издательство Springer International. п. 57. Bibcode : 2018gsmo.book ..... я . ISBN 978-3-319-67119-2. Дата обращения 16 апреля 2019 .
  6. ^ Солер, Томас; Эйсеманн, Дэвид В. (август 1994 г.). «Определение углов обзора на геостационарные спутники связи» (PDF) . Журнал геодезической инженерии . 120 (3): 123. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9453 (1994) 120: 3 (115) . ISSN 0733-9453 . Архивировано 4 марта 2016 года (PDF) из оригинала . Проверено 16 апреля 2019 года .  
  7. ^ a b c d e f Марал, Жерар; Буске, Мишель (2011-08-24). «2.2.1.2 Орбиты тундры». Системы спутниковой связи: системы, методы и технологии . ISBN 9781119965091.
  8. ^ a b Capderou, Мишель (2005). Спутники . п. 228. ISBN 9782287213175.
  9. ^ Киддер, Стэнли Q .; Фондер Хаар, Томас Х. (18 августа 1989 г.). «Об использовании спутников на орбитах« Молния »для метеорологических наблюдений средних и высоких широт» . Журнал атмосферных и океанических технологий . 7 (3): 517. DOI : 10,1175 / 1520-0426 (1990) 007 <0517: OTUOSI> 2.0.CO; 2 .
  10. ^ Wertz, Джеймс Ричард; Ларсон, Уайли Дж. (1999). Larson, Wiley J .; Верц, Джеймс Р. (ред.). Анализ и проектирование космических миссий . Microcosm Press и Kluwer Academic Publishers. Bibcode : 1999smad.book ..... W . ISBN 978-1-881883-10-4.
  11. ^ Capderou, Мишель (2006-01-16). Спутники: орбиты и миссии (PDF) . п. 224. ISBN  978-2-287-27469-5. Архивировано (PDF) из оригинала на 2018-05-17 . Проверено 30 апреля 2019 .
  12. ^ "Восход Сириуса: Протон-М готов запустить цифровой радиоспутник на орбиту" . AmericaSpace . 2013-10-18. Архивировано 28 июня 2017 года . Проверено 8 июля 2017 года .
  13. ^ a b Capderou, Мишель (2014-04-23). Справочник по спутниковым орбитам: от Кеплера до GPS . п. 290. Bibcode : 2014hso..book ..... C . ISBN 9783319034164.
  14. ^ Selding, Питер Б. де (5 октября 2012). «Sirius XM необходимо установить 600 новых наземных ретрансляторов» . SpaceNews.com .
  15. ^ Binkovitz, Лия (24 октября 2012). "Спутник Сириус приходит в Удвар-Хази" . Смитсоновский институт . Архивировано 8 мая 2019 года . Дата обращения 8 мая 2019 .
  16. ^ Кларк, Стивен (30 июня 2009 г.). «Новый радиоспутник Sirius XM выходит на орбиту» . Space.com . Архивировано 8 мая 2019 года . Дата обращения 8 мая 2019 .
  17. ↑ Wiley Rein (19 ноября 2009 г.). Заявка на внесение изменений (отчет). Федеральная комиссия связи . Архивировано 2 октября 2017 года . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  18. ^ Мейер, Джеймс Э .; Фрир, Дэвид Дж., Ред. (2 февраля 2016 г.). Годовой отчет Sirius XM Holdings за 10-К 2015 г. (PDF) (Отчет). Sirius XM Holdings. Архивировано 29 августа 2016 года (PDF) из оригинала . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  19. ^ Мейер, Джеймс Э .; Фрир, Дэвид Дж., Ред. (2 февраля 2017 г.). Sirius XM Holdings Inc., 10 тыс. 2 февраля 2017 г., 11:57 . В поисках альфы (отчет). Sirius XM Holdings Inc.
  20. ^ Бруно, Майкл Дж .; Перницка, Генри Дж. (2005). «Дизайн созвездий тундры и ведение канцелярских принадлежностей» . Журнал космических аппаратов и ракет . 42 (5): 902–912. Bibcode : 2005JSpRo..42..902B . DOI : 10.2514 / 1.7765 .
  21. ^ "Квазизенитная спутниковая орбита (QZO)" . Архивировано 9 марта 2018 года . Проверено 10 марта 2018 .
  22. ^ Hoeher, P .; Schweikert, R .; Woerz, T .; Schmidbauer, A .; Франк, Дж .; Grosskopf, R .; Schramm, R .; Гейл, FCT; Харрис, РА (1996). «Цифровое аудиовещание (DAB) через спутники Archimedes / Media Star HEO». Мобильная и персональная спутниковая связь 2 . С. 150–161. DOI : 10.1007 / 978-1-4471-1516-8_13 . ISBN 978-3-540-76111-2.