Геоцентрическая орбита

Геоцентрическая орбита , ориентированная на Землю орбиту или орбита Земли включает в себя любой объект, вращающийся на земле , такой как луна или искусственные спутники . В 1997 году НАСА подсчитано, что было около 2465 искусственных спутниковых полетов, вращающихся на земле и 6216 кусочков космического мусора , отслеживаемых Центром космических полетов Годдарда . ^{[ 1 ]} Более 16 291 ранее запущенных объектов подверглись орбитальному распаду и вошли в атмосферу Земли . ^{[ 1 ]}

Космический корабль входит в орбиту, когда его центростремительное ускорение из -за гравитации меньше или равна центробежному ускорению из -за горизонтального компонента его скорости. Для низкой орбиты Земли эта скорость составляет около 7,8 км/с (28 100 км/ч; 17 400 миль в час); ^{[ 2 ]} Напротив, самая быстрая скорость самолета экипажа, когда-либо достигнутая (за исключением скоростей, достигнутых деорбитингом космического корабля), составила 2,2 км/с (7900 км/ч; 4900 миль в час) в 1967 году североамериканским X-15 . ^{[ 3 ]} Энергия, необходимая для достижения скорости орбиты Земли на высоте 600 км (370 миль), составляет около 36 мДж /кг, что в шесть раз превышает энергию, необходимую просто для подъема на соответствующую высоту. ^{[ 4 ]}

Космический корабль с перигером ниже около 2000 км (1200 миль) подвергается перетаскиванию из атмосферы Земли, ^{[ 5 ]} который уменьшает орбитальную высоту. Скорость орбитального распада зависит от площади поперечного сечения спутника и массы, а также от изменений в плотности воздуха верхней атмосферы. Ниже около 300 км (190 миль), распад становится более быстрым с временем жизни, измеряемыми за несколько дней. После того, как спутник спускается на 180 км (110 миль), у него будут всего несколько часов до того, как он испаряется в атмосфере. ^{[ 6 ]} Скорость побега, необходимая для того, чтобы вообще освобождать гравитационное поле Земли и перемещение в межпланетное пространство, составляет около 11,2 км/с (40 300 км/ч; 25100 миль в час). ^{[ 7 ]}

Список терминов и концепций

Высота: Как используется здесь, высота объекта выше средней поверхности океанов Земли ( средний уровень моря ).
Анамма: Термин в астрономии, используемый для описания графика позиций Солнца на небесной сфере в течение одного года. Очень напоминает восьмерку.
Апоги: является самой дальней точкой, что спутниковое или небесное тело может идти с земли, при которой орбитальная скорость будет как минимум.
Эксцентриситет: мера того, сколько орбиты отклоняется от идеального круга. Эксцентриситет строго определяется для всех круглых и эллиптических орбит , а также параболических и гиперболических траекторий .
Экваториальная плоскость: Как используется здесь, воображаемая плоскость, простирающаяся от экватора на Земле до небесной сферы .
Скорость побега: Как используется здесь, минимальная скорость, которую объект без движения должен должен отойти на неопределенный срок от земли. Объект на этой скорости войдет в параболическую траекторию ; Над этой скоростью он попадет в гиперболическую траекторию .
Импульс: Интеграл . силы за время, в течение которого она действует Измеряется в ( N · Sec или LB * Sec).
Склонность: Угол или между эталонной плоскостью другой плоскостью и осью . В том смысле, что здесь обсуждается, эталонная плоскость Земли - это экваториальная плоскость .
Орбитальная дуга: Воображаемая дуга в небе, как видно из любого данного места на поверхности земли.
Орбитальные характеристики: Шесть параметров кеплеровских элементов, необходимых для указания этой орбиты уникально.
Орбитальный период: Как определено здесь, время для получения спутника, чтобы сделать одну полную орбиту вокруг Земли.
Perigee: является ближайшей точкой подхода спутникового или небесного тела от Земли, при которой орбитальная скорость будет максимум.
Шидельный день: время, необходимое для небесного объекта , чтобы повернуть 360 °. Для Земли это: 23 часа, 56 минут, 4,091 секунды.
Солнечное время: Как используется здесь, локальное время, измеренное Sundial .
Скорость: скорость объекта в определенном направлении. Поскольку скорость определяется как вектор , для ее определения необходимы как скорость, так и направление.

Типы

Ниже приведен список различных геоцентрических классификаций орбиты.

Высокие классификации

Трансатмосферная орбита (дао): Геоцентрические орбиты с высотами в апогее выше 100 км (62 мили) и перигея , которые пересекаются с определенной атмосферой . ^{[ 8 ]}
Низкая земля орбита (Лео): Геоцентрические орбиты в диапазоне на высоте от 160 км (100 миль) до 2000 км (1200 миль) выше среднего уровня моря . При 160 км одна революция занимает приблизительно 90 минут, а круговая орбитальная скорость составляет 8 км/с (26 000 футов/с).
Средняя орбита Земли (MEO): Геоцентрические орбиты с высотами в апогеи в диапазоне от 2000 км (1200 миль) и орбитой геосинхронной орбиты на уровне 35 786 км (22 236 миль).
Геосинхронная орбита (гео): Геоцентрическая круговая орбита с высотой 35 786 км (22 236 миль). Период орбиты равен один сидеровский день , совпадая с периодом вращения земли. Скорость составляет приблизительно 3 км/с (9800 футов/с).
Высокая земля орбита (HEO): Геоцентрические орбиты с высотами в апогее выше, чем у геосинхронной орбиты. Особым случаем высокой орбиты Земли является эллиптическая орбита , где высота в перигее составляет менее 2000 км (1200 миль). ^{[ 9 ]}

Классификации склонности

Наклонная орбита

Орбита, склонность которых в отношении экваториальной плоскости не составляет 0.

Полярная орбита: Спутник, который проходит выше или почти выше обоих полюсов планеты на каждой революции. Следовательно, он имеет наклон (или очень близко) 90 градусов .
Синхронная орбита полярного солнца: Почти полярная орбита , которая проходит экватор в одно и то же время на каждом проходе . Полезно для спутников с изображением, потому что тени будут одинаковыми на каждом проходе.

Эксцентричные классификации

Круговая орбита

Орбита, которая имеет эксцентриситет 0 и чей путь прослеживает круг.

Эллиптическая орбита

Орбита с эксцентриситетом больше 0 и менее 1, у которой орбита прослеживает путь эллипса .

Hohmann Transfer Orbit

Орбитальный маневр, который перемещает космический корабль от одной круглой орбиты на другую, используя две импульсы двигателя . Этот маневр был назван в честь Уолтера Хоманна .

Геосинхронная переносная орбита (GTO)

Геоцентрик -эллиптическая орбита , где перигея находится на высоте низкой земной орбиты (LEO) и апоги на высоте геосинхронной орбиты .

Высокая эллиптическая орбита (HEO)

Геоцентрическая орбита с апогеем более 35 786 км и низким перигеем (около 1000 км), что приводит к длительным временам зажигания возле Апоги.

Molniya orbit: Высокоэллиптическая орбита с наклоном 63,4 ° и орбитальным периодом ½ сидерического дня (примерно 12 часов). Такой спутник проводит большую часть своего времени по назначенному участку Земли.
Tundra Orbit: с Высоко эллиптическая орбита наклоном 63,4 ° и периода орбитального периода одного сидера (примерно 24 часа). Такой спутник проводит большую часть своего времени по назначенному участку Земли.

Гиперболическая траектория

объекта «Орбита» с эксцентриситетом, превышающим 1. Скорость достигает некоторого значения, превышающего скорость побега , поэтому он избежит гравитационного притяжения земли и продолжит бесконечно перемещаться со скоростью (относительно Земля), раскрывающейся до некоторых конечных. ценность, известная как гиперболическая избыточная скорость .

Побег по траектории: Эта траектория должна использоваться для запуска межпланетного зонда вдали от Земли, потому что избыточное избыточное количество побега - это то, что меняет его гелиоцентрическую орбиту с Земли.
Захват траектории: Это зеркальное изображение траектории побега; Объект, движущийся с достаточной скоростью, не нацеленный непосредственно на Землю, будет двигаться к нему и ускоряться. В отсутствие замедляющего импульса двигателя, чтобы поместить его на орбиту, он будет следовать по траектории побега после периапсиса.

Параболическая траектория: объекта «Орбита» с эксцентриситетом, точно равной 1. Скорость равна скорости побега , поэтому он избежит гравитационного притяжения земли и продолжит перемещаться со скоростью (по сравнению с Землей), замедляющегося до 0. Космический корабль, выпущенный с Земли. С этой скоростью пройдет от нее на некотором расстоянии, но следуйте за ней вокруг Солнца на той же гелиоцентрической орбите . Возможно, но маловероятно, что объект, приближающийся к Земле, мог бы следовать параболической траектории захвата, но скорость и направление должны быть точными.

Направленные классификации

Программная орбита: 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 вращению земли.

Геосинхронные классификации

Полусинхронная орбита (SSO)

Орбита с высотой около 20 200 км (12 600 миль) и орбитальным периодом приблизительно 12 часов

Геосинхронная орбита (гео)

Орбиты с высотой приблизительно 35 786 км (22 236 миль). Такой спутник проследил бы аналемму (рис. 8) в небе.

Геостационарная орбита (GSO)

Геосинхронная орбита с наклоном нуля. Наблюдателю на земле этот спутник появится как фиксированная точка в небе.

Кларк Орбит

Другое имя для геостационарной орбиты. Назван в честь писателя Артура С. Кларка .

Земные орбитальные точки библиотеки: Точки Libration для объектов, вращающихся на земле, находятся на 105 градусов на запад и 75 градусов на восток. Более 160 спутников собраны на этих двух точках. ^{[ 10 ]}

Суперсинхронная орбита: Орбита утилизации / хранения выше GSO / GEO. Спутники будут дрейфовать на запад.
Субсинхронная орбита: Дрифт -орбита близко, но ниже GSO/Geo. Спутники будут дрейфовать на восток.
Кладбище орбита , орбита утилизации, мусорная орбита: Орбита на несколько сотен километров над геосинхронной , в которую в конце их деятельность перемещаются спутники.

Специальные классификации

Солнечная синхронная орбита: Орбита, которая сочетает в себе высоту и наклон таким образом, что спутник проходит по любой заданной точке поверхности планеты в то же время солнечного времени . Такая орбита может поместить спутник на постоянный солнечный свет и полезна для визуализации, шпиона и погодных спутников .
Лунная орбита: Орбитальные характеристики луны Земли. Средняя высота 384 403 километра (238 857 миль), эллиптическая - наклонная орбита .

Негецентрические классификации

Подкова орбита: Орбита, которая кажется наземным наблюдателем, чтобы вращать планету, но на самом деле находится в коорбите с ней. См. Астероиды 3753 (Cruithne) и 2002 AA ₂₉ .
Суборбитальный полет: Запуск, в котором космический корабль приближается к высоте орбиты, но не имеет скорости , чтобы поддерживать ее.

Тангенциальные скорости на высоте

Орбита	По центру к центру расстояние	Высота выше поверхность Земли	Скорость	Орбитальный период	Конкретная орбитальная энергия
Собственное вращение Земли на поверхности (для сравнения, а не орбита)	6 378 км	0 км	465,1 м/с (1 674 км/ч или 1040 миль в час)	23 ч 56 мин 4,09 сек.	−62,6 МДж/кг
Вращение на поверхности Земли (экватор) теоретический	6 378 км	0 км	7,9 км/с (28 440 км/ч или 17 672 миль в час)	1 ч 24 мин 18 сек.	−31,2 мдж/кг
Низкая земля орбита	6600–8,400 км	200–2000 км	Круглая орбита: 7,7–6,9 км/с (27 772–24 840 км/ч или 17 224–15 435 миль в час) соответственно Эллиптическая орбита: 10,07–8,7 км/с соответственно	1 ч 29 мин - 2 ч 8 мин.	−29,8 мДж/кг
Molniya orbit	6 900–46 300 км	500-39 900 км	1,5–10,0 км/с (5400–36 000 км/ч или 3,335–22,370 миль в час) соответственно	11 ч 58 мин	−4,7 мж/кг
Геостационарная	42 000 км	35,786 км	3,1 км/с (11 600 км/ч или 6935 миль в час)	23 ч 56 мин 4,09 сек.	−4,6 МДж/кг
Орбита Луны	363 000–406 000 км	357 000–399 000 км	0,97–1,08 км/с (3492–3,888 км/ч или 2 170–2 416 миль в час) соответственно	27,27 дня	−0,5 мдж/кг

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} «Спутниковая ситуация отчет, 1997» . НАСА Годдард Космический Полет Центр . 2000-02-01. Архивировано из оригинала 2006-08-23 . Получено 2006-09-10 .
^ Хилл, Джеймс В.Х. (апрель 1999 г.), «добраясь до орбиты с низкой землей» , «Космическое будущее» , архивное из оригинала 2012-03-19 , извлечено 2012-03-18 .
^ Shiner, Linda (1 ноября 2007 г.), X-15 Walkaround , Air & Space Magazine , извлечено 2009-06-19 .
^ Dimotakis, P.; и др. (Октябрь 1999), от 100 фунтов на орбиту с низкой землей (LEO): варианты запуска малой платежи , Miter Corporation, стр. 1–39, архивирована из оригинала 2017-08-29 , полученная 2012-01-21 .
^ Гош, SN (2000), Атмосферная наука и окружающая среда , издатели союзников, с. 47–48, ISBN 978-8177640434
^ Кенневелл, Джон; McDonald, Andrew (2011), Спутниковая жизнь и солнечная активность , Бюро погоды Содружества Австралии, филиал космической погоды, архивировано с оригинала 2011-12-28 , извлечено 2011-12-31 .
^ Уильямс, Дэвид Р. (17 ноября 2010 г.), «Информационный бюллетень Земля» , Lunar & Planetary Science , НАСА, архивировано из оригинала 30 октября 2010 года , получено 2012-05-10 .
^ Макдауэлл, Джонатан (24 мая 1998 г.). «Космический отчет Джонатана» . Трансатмосферная орбита (дао): орбитальный полет с перигеем менее 80 км, но более нуля. Потенциально используется миссиями Aerobraking и трансатмосферными транспортными средствами, а также на некоторых временных этапах орбитального полета (например, STS Pre OMS-2, некоторые неудачи при перезапуске с апогеем)
^ Определения геоцентрических орбит из Центра космического полета Годдарда Архивировали 27 мая 2010 г. на машине Wayback
^ Спутник вне контроля угрожает другим близлежащим космическим кораблям , Питером Б. де Селдинг, Space.com, 5/3/10. Архивировано 5 мая 2010 года на машине Wayback

Внешние ссылки

Орбитальная скорость
Средняя земля орбита
NASA.gov Archived 2015-05-04 в The Wayback Machine
Больше лун вокруг земли? Это не так сурово (архивировано 21 февраля 2010 г.)
Приземленный астероид 3753 любопытный компаньон Крука-Эрта
Земля корбитальный астероид 2002 AA29

[Goddard-1997-1] Jump up to: ^а ^{беременный} «Спутниковая ситуация отчет, 1997» . НАСА Годдард Космический Полет Центр . 2000-02-01. Архивировано из оригинала 2006-08-23 . Получено 2006-09-10 .

[hill1999-2] Хилл, Джеймс В.Х. (апрель 1999 г.), «добраясь до орбиты с низкой землей» , «Космическое будущее» , архивное из оригинала 2012-03-19 , извлечено 2012-03-18 .

[shiner20071101-3] Shiner, Linda (1 ноября 2007 г.), X-15 Walkaround , Air & Space Magazine , извлечено 2009-06-19 .

[dimotakis1999-4] Dimotakis, P.; и др. (Октябрь 1999), от 100 фунтов на орбиту с низкой землей (LEO): варианты запуска малой платежи , Miter Corporation, стр. 1–39, архивирована из оригинала 2017-08-29 , полученная 2012-01-21 .

[5] Гош, SN (2000), Атмосферная наука и окружающая среда , издатели союзников, с. 47–48, ISBN 978-8177640434

[slsa-6] Кенневелл, Джон; McDonald, Andrew (2011), Спутниковая жизнь и солнечная активность , Бюро погоды Содружества Австралии, филиал космической погоды, архивировано с оригинала 2011-12-28 , извлечено 2011-12-31 .

[williams2010-7] Уильямс, Дэвид Р. (17 ноября 2010 г.), «Информационный бюллетень Земля» , Lunar & Planetary Science , НАСА, архивировано из оригинала 30 октября 2010 года , получено 2012-05-10 .

[8] Макдауэлл, Джонатан (24 мая 1998 г.). «Космический отчет Джонатана» . Трансатмосферная орбита (дао): орбитальный полет с перигеем менее 80 км, но более нуля. Потенциально используется миссиями Aerobraking и трансатмосферными транспортными средствами, а также на некоторых временных этапах орбитального полета (например, STS Pre OMS-2, некоторые неудачи при перезапуске с апогеем)

[nasa-9] Определения геоцентрических орбит из Центра космического полета Годдарда Архивировали 27 мая 2010 г. на машине Wayback

[10] Спутник вне контроля угрожает другим близлежащим космическим кораблям , Питером Б. де Селдинг, Space.com, 5/3/10. Архивировано 5 мая 2010 года на машине Wayback

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]