Сколько искусственных спутников вращается вокруг земли. Сколько спутников на орбите
Сколько спутников в космосе?
Вселенная > Сколько спутников в космосе?
Отслеживаемые спутники на орбите Земли
4 октября 1957 года стартовала космическая эра с запуском первого спутника «Спутник-1». Ему было суждено провести на орбите 3 месяца и сгореть в атмосфере. С того момента в космос отправляли множество аппаратов: земная орбита, Луна, вокруг Солнца, других планет и даже за пределы Солнечной системы. Только на Земной орбите вращается 1071 операционных спутников, 50% из которых представлено разработками США.
Половина расположена на низкой околоземной орбите (несколько сотен км). Среди них Международная космическая станция, космический телескоп Хаббл и спутники наблюдения. Определенная часть находится на средней околоземной орбите (20000 км) – спутники, используемые для навигации. Небольшая группа выходит на эллиптическую орбиту. Остальные вращаются по геостационарной орбите (36000 км).
Если бы могли видеть их невооруженным глазом, то они показались бы статичными. Наличие их на определенной географической области обеспечивает коммуникационную стабильность, беспрерывность трансляций и осуществление метеорологических наблюдений.
Но это не весь список. Вокруг планеты вращается множество искусственных объектов. Среди этого мусора заметны ускорители, неактивные спутники и даже детали кораблей и костюмов. Было подсчитано, что на орбите находится примерно 21000 объектов, больше 10 см (малая часть – операционные спутники). 500000 обломков достигают размера 1-10 см.
Наша орбита настолько сильно переполнена мусором, что Международной космической станции приходится перемещаться, чтобы избежать опасных столкновений. Ученые переживают, что в недалеком будущем эти осколки станут серьезной угрозой для космических запусков. Получится так, что мы просто закроем себя от всего пространства слоем металлических деталей.
Вокруг Луны также расположено несколько спутников. Кроме того, один корабль находится возле Меркурия, один на Венере, 3 на Марсе и один возле Сатурна. Солнце также не одиноко, хотя они расположены там на расстоянии, которое не допускает разрушения. В 2013 году Вояджер покинул солнечную гелиосферу и вышел в межзвездную среду.
Удивительно, как много аппаратов мы смогли отправить за больше чем полвека. Все эти миссии позволили расширить знания о пространстве, и вскоре неприветливый далекий космос раскроет свои тайны.
v-kosmose.com
Сколько искусственных спутников вращается вокруг земли
Вы когда нибудь интересовались сколько спутников вращается вокруг Земли?
Первый искусственный спутник был выведен на орбиту земли 4 октября 1957 года. За годы освоения космоса в околоземном пространстве скопилось несколько тысяч летательных объектов
Над нашей головой пролетает 16 800 искусственных объектов, среди них 6000 спутников, остальные считаются космическим мусором — это разгонные блоки и обломки. Активно функционирующих аппаратов меньше — около 850.
Долгожителем среди спутников считается AMSAT OSCAR-7, запущенный на орбиту 15 ноября 1974 года. Этот маленький аппарат (его вес —28,8 килограмма) предназначен для любительской радиосвязи. Самый крупный объект на орбите — Международная космическая станция (МКС). Ее масса — около 450 тонн.
Спутники, обеспечивающие связь сотовых операторов («Билайн», МТС и «Мегафон»), размещают на орбитах двух типов: низкой и геостационарной.
На низкой высоте, 780 километров от Земли, находится используемая мобильными операторами глобальная система связи «Иридиум». Идею ее создания предложила в 1980-х годах компания Motorola. Названием система обязана химическому элементу иридию: в ее составе должно было быть 77 аппаратов, что равно атомному номеру иридия. Сейчас в «Иридиуме» 66 спутников.
Геостационарная орбита расположена на высоте 35 786 километров над экватором. Размещать на ней спутники связи выгоднее, так как не нужно постоянно наводить антенну — аппараты вращаются вместе с Землей и всегда находятся над одной точкой. На геостационаре 178 спутников. Самая большая группа в России принадлежит ФГУП «Космическая связь»: 9 спутников серии «Экспресс» обеспечивают телерадиовещание, мобильную, а также правительственную и президентскую связь, Интернет. Также на геостационарной орбите размещаются метеорологические и спутники наблюдения. Метеорологические спутники фиксируют изменения в атмосфере, «наблюдатели» определяют степень созревания зерновых, степень засухи и прочее.
govzalla.com
Искусственные спутники Земли: Всё о спутниках
Спутник Земли — это любой объект, который движется по искривленному пути вокруг планеты. Луна — это оригинальный, естественный спутник Земли, и есть много искусственных спутников, обычно на близкой орбите к Земле. Путь, по которому проходит спутник, — это орбита, которая иногда принимает форму круга.
Чтобы понять, почему спутники двигаются таким образом, мы должны вернуться к нашему другу Ньютону. Ньютон предположил, что сила-гравитации существует между любыми двумя объектами во Вселенной. Если бы не эта сила, спутник, движущийся вблизи планеты, продолжал бы двигаться с той же скоростью и в том же направлении — по прямой. Однако этот прямолинейный инерционный путь спутника уравновешен сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.
Орбиты искусственных спутников Земли
Орбиты спутниковИногда орбита искусственного спутника Земли выглядит как эллипс, раздавленный круг, который перемещается вокруг двух точек, известных как фокусы. Применяются те же основные законы движения, за исключением того, что планета находится в одном из фокусов. В результате, чистая сила, применяемая к спутнику, не равномерна по всей орбите, и скорость спутника постоянно изменяется. Он движется быстрее всего, когда он ближе всего к Земле — точка, известная как перигей — и самая медленная, когда она находится дальше всего от Земли — точка, известная как апогей.
Существует множество различных спутниковых орбит Земли. Те, которые получают наибольшее внимание — это геостационарные орбиты, поскольку они неподвижны над определенной точкой Земли.
Орбита, выбранная для искусственного спутника, зависит от ее применения. Например, для прямого вещательного телевидения используется геостационарная орбита. Многие спутники связи также используют геостационарную орбиту. Другие спутниковые системы, такие как спутниковые телефоны, могут использовать низкоземные орбиты.
Аналогичным образом спутниковые системы, используемые для навигации, такие как система Navstar или Global Positioning (GPS), занимают относительно низкую орбиту Земли. Есть также много других типов спутников. От метеорологических спутников, до спутников для исследований. Каждый из них будет иметь свой собственный тип орбиты в зависимости от его применения.
Фактическая выбранная орбита спутника Земли будет зависеть от факторов, включая ее функцию, и от области, в которой она должна служить. В некоторых случаях орбита спутника Земли может достигать 100 миль (160 км) для низкоорбитальной орбиты LEO, в то время как другие могут достигать более 22 000 миль (36000 км), как в случае GEO-орбитальной орбиты GEO.
Первый искусственный спутник земли
Первый искусственный спутник земли был запущен 4 октября 1957 года Советским Союзом и был первым искусственным спутником в истории.
Спутник 1 был первым из нескольких спутников, запущенных Советским Союзом в программе «Спутник», большинство из которых были успешными. Спутник 2 следовал за вторым спутником на орбите, а также первым, чтобы нести животное на борту, суку по имени Лайка. Первый провал потерпел Спутник 3.
Первый спутник землиПервый спутник земли имел приблизительную массу 83 кг, имел два радиопередатчика (20,007 и 40,002 МГц) и вращался на орбите Земли на расстоянии 938 км от своего апогея и 214 км на своем перигее. Анализ радиосигналов использовался для получения информации о концентрации электронов в ионосфере. Температура и давление были закодированы в течение длительности радиосигналов, которые он излучал, что указывает на то, что спутник не был перфорирован метеоритом.
Первый спутник земли представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см, имеющую четыре длинные и тонкие антенны длиной от 2,4 до 2,9 м. Антенны выглядели как длинные усы. Космический аппарат получил информацию о плотности верхних слоев атмосферы и распространении радиоволн в ионосфере. Приборы и источники электрической энергии были размещены в капсуле, которая также включала радиопередатчики, работающие в 20.007 и 40.002 МГц (около 15 и 7,5 м на длине волны), выбросы были сделаны в альтернативных группах по 0, 3 с продолжительности. Заземление телеметрии включало данные о температуре внутри и на поверхности сферы.
Поскольку сфера была заполнена азотом под давлением, у «Спутника 1» появилась первая возможность обнаружить метеориты, хотя она и не обнаружила. Потеря давления внутри, из-за проникновения на внешнюю поверхность, была отражена в данных о температуре.
Виды искусственных спутников
Искусственные спутники бывают разных видов, форм, размеров и играют разные роли.
Виды спутников- Спутники погоды помогают метеорологам прогнозировать погоду или видеть, что происходит на данный момент. Хорошим примером является геостационарный эксплуатационный экологический спутник (GOES). Эти спутники земли обычно содержат камеры, которые могут возвращать фотографии земной погоды, либо с фиксированных геостационарных положений, либо с полярных орбит.
- Спутники связи позволяют передавать телефонные и информационные разговоры через спутник. Типичные спутники связи включают Telstar и Intelsat. Самой важной особенностью спутника связи является приемоответчик — радиоприемник, который принимает разговор на одной частоте, а затем усиливает его и повторно передает обратно на Землю на другой частоте. Спутник обычно содержит сотни или тысячи транспондеров. Коммуникационные спутники обычно геосинхронны.
- Широковещательные спутники передают телевизионные сигналы от одной точки к другой (аналогично спутникам связи).
- Научные спутники, такие как Космический телескоп Хаббл, выполняют всевозможные научные миссии. Они смотрят на все, от солнечных пятен до гамма-лучей.
- Навигационные спутники помогают кораблям и самолетам перемещаться. Самыми известными являются спутники GPS NAVSTAR.
- Спасательные спутники реагируют на сигналы радиопомех.
- Спутники наблюдения Земли проверяют планету на предмет изменений во всем: от температуры, лесонасаждений, до покрытия ледяного покрова. Самыми известными являются серии Landsat.
- Военные спутники Земли находятся на орбите, но большая часть фактической информации о положении остается секретной. Спутники могут включать ретрансляцию зашифрованной связи, ядерный мониторинг, наблюдение за передвижениями противника, раннее предупреждение о запуске ракет, подслушивание наземных радиолиний, радиолокационную визуализацию и фотографии (с использованием, по сути, больших телескопов, которые фотографируют интересные в военном отношении области).
Земля с искусственного спутника в реальном времени
Изображения земли с искусственного спутника, транслируемое в режиме реального времени НАСА с Международной космической станции. Изображения захватываются четырьмя камерами высокого разрешения, изолированными от низких температур, что позволяет нам чувствовать себя ближе к космосу, чем когда-либо.
Эксперимент (HDEV) на борту МКС был активирован 30 апреля 2014 года. Он установлен на внешнем грузовом механизме модуля Columbus Европейского космического агентства. Этот эксперимент включает несколько видеокамер высокой четкости, которые заключены в корпус.
Совет; поместите плеер в HD и полный экран. Бывают случаи, когда экран будет черным, это может быть по двум причинам: станция проходит через зону орбиты, где она находится ночью, орбита длится приблизительно 90 мин. Либо экран темнеет когда камеры меняются.
Сколько спутников на орбите Земли 2017?
Согласно индексу объектов, запускаемых в космическое пространство, которое ведет Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства (UNOOSA), в настоящее время на орбите Земли около 4 256 спутников, что на 4,39% больше, чем в прошлом году.
Сколько спутников на орбите Земли?221 спутник был запущен в 2015 году, что является вторым по величине за один год, хотя он ниже рекордного количества 240, запущенного в 2014 году. Увеличение числа спутников, вращающихся вокруг Земли, меньше, чем число, запущенное в прошлом году, поскольку спутники имеют ограниченную продолжительность жизни. Большие спутники связи от 15 и более лет, в то время как малые спутники, такие как CubeSat, могут рассчитывать только на срок службы 3-6 месяцев.
Сколько из этих орбитальных спутников Земли работает?
Союз ученых (UCS) уточняет, какие из этих орбитальных спутников работают, и это не так много, как вы думаете! В настоящее время существует только 1 419 оперативных спутников Земли- всего около одной трети из всего числа на орбите. Это означает, что вокруг планеты много бесполезного металла! Вот почему существует большой интерес со стороны компаний, которые смотрят, как они захватывают и возвращают космический мусор, с использованием таких методов, как космические сети, рогатки или солнечные паруса.
Что делают все эти спутники?
Согласно данным UCS, основными целями операционных спутников являются:
- Связь — 713 спутника
- Наблюдение Земли / наука — 374 спутника
- Технологическая демонстрация / разработка с использованием 160 спутников
- Навигация & GPS — 105 спутника
- Космическая наука — 67 спутников
Следует отметить, что некоторые спутники имеют несколько целей.
Кому принадлежат спутники Земли?
Интересно отметить, что в базе данных UCS есть четыре основных типа пользователей, хотя принадлежность 17% спутников у нескольких пользователей.
- 94 спутника, зарегистрированны гражданскими лицами: они как правило, являются учебными заведениями, хотя есть и другие национальные организации. 46% этих спутников имеют цель развитие технологий, таких как наука о Земле и космосе. Наблюдение составляют еще 43%.
- 579 принадлежат коммерческим пользователям: коммерческие организации и государственные организации, которые хотят продавать собранные ими данные. 84% этих спутников сосредоточены на услугах связи и глобального позиционирования; из оставшихся 12% — спутники наблюдения Земли.
- 401 спутник принадлежит государственными пользователями: в основном национальные космические организации, а также другие национальные и международные органы. 40% из них — спутники связи и глобального позиционирования; еще 38% сосредоточено на наблюдении Земли. Из оставшихся — развитие космической науки и техники составляет 12% и 10% соответственно.
- 345 спутника принадлежат военным: здесь снова сосредоточена связь, наблюдения Земли и системы глобального позиционирования, причем 89% спутников имеют одну из этих трех целей.
Сколько спутников у стран
По данным UNOOSA около 65 стран запустили спутники, хотя в базе данных UCS имеется только 57 стран, зарегистрированных с использованием спутников, и некоторые спутники перечислены с совместными / многонациональными операторами. Самые большие:
- США с 576 спутниками
- Китай с 181 спутниками
- Россия с 140 спутниками
- Великобритания указана как имеющая 41 спутник, плюс участвует в дополнительных 36 спутниках, которыми располагает Европейское космическое агентство.
Помните, когда вы смотрите!В следующий раз, когда вы посмотрите на ночное небо, помните, что между вами и звездами есть около двух миллионов килограммов металла, окружающего Землю!
Источник: Территория знаний
tagweb.ru
Сколько спутников на орбите Земли? — журнал "Рутвет"
Содержание:
- Существует ли второй спутник Земли?
- Небесный спутник Земли
- Когда запустили первый спутник Земли?
- Виды, движение искусственных спутников Земли
Единственным естественным спутником Земного шара является Луна. Некоторые ученые ошибочно присваивают аналогичный статус и иным космическим объектам, однако со временем такие теории утрачивает свою убедительность. Французский астроном Пти считал, что помимо Луны наша планета имеет и иные спутниковые образования. В качестве них ученый приводит болиды – метеоры, характеризующиеся высокой яркостью, крупными габаритами. Эти болиды вращаются вокруг планеты по эллиптическим орбитальным маршрутам. Самым известным из них является болид, который был открыт астрономом в 1846 году. Но спустя 5 лет появилось опровержение теории французского ученого. Оно было выдвинуто Леверье.
Еще одна теория о существовании иных ЕСЗ было выдвинуто Вальтематом, расчеты которого утверждали, что существует еще один прототип Луны, вращающийся вокруг планеты и совершающий один оборот вокруг нее за 119 суток. Однако он не получил реальный статус.
Существует ли второй спутник Земли?
Луна – единственный естественный земной спутник, однако многие ученые выделяют квазиспутники. Это обусловлено тем, что Луна – не единственное спутниковое образование, располагающееся вблизи планеты. В орбитальном пространстве могут находиться и различные астероиды. Различные средства массовой информации и научно-популярные издания называют такие тела вторыми Лунами. Однако такие астероиды вращаются не вокруг планеты, а вокруг Солнца. Одним из ярких примеров таких объектов считается астероид Круитни, который пересекает орбитальные маршруты не только нашей планеты, но и Марса, Венеры.
Выделена еще одна группа небесных тел, которые могут величаться естественными земными спутниками, но таковыми не являются, называющихся троянцы. Астероиды-троянцы передвигаются по орбитальному маршруту, по которому вращается наша планета. В определенные моменты они могут ее опережать или догонять. Сегодня официально зафиксировано наличие только 1 такого астероида: ТК7, опережающего планету на 60 градусов.
Небесный спутник Земли
Навести на мысль о существовании иных спутниковых тел может обычная оптическая иллюзия. В определенных ситуациях можно стать очевидцем явления, когда в небе появляется вторая ложная Луна. Такой оптический обман появляется только в том случае, когда объект излучает достаточно яркий свет. Вокруг светящегося пятна появляется гало. Возникает второй ложный объект из-за того, что лунные лучи начинают преломляться в кристаллических ледовых образованиях перисто-слоистых облаков. Такое действие обеспечивает появление ярких светящихся объектов с обеих сторон от Лунного шара.
Такая иллюзия быстро пропадает. Ложная Луна носит название парселена и является лишь обычной игрой световых лучей.
Несмотря на рьяные поиски иных спутниковых существований, все правдоподобные теории об их наличии были опровергнуты. Все астероиды, метеоры, так или иначе пересекающие орбитальную линию, не могут считаться ЕСЗ. Также нельзя наделять таким статусом и возникающие оптические иллюзии.
В этом видео рассказано о спутниках Земли и то, что просизодит на орбите.
Когда запустили первый спутник Земли?
Искусственными земными спутниковыми объектами называют летательные космические аппараты, выеденные на орбитальный маршрут и вращающиеся по геоцентрической орбите. Они необходимы для устранения прикладных и научных проблем, изучения околоземного пространства.
Отправление первого искусственного помощника датируется 4 октября 1957 года. Его запустили на территории СССР. Отправленный ИСЗ подарил человечеству возможность получить измерительные данные о плотности верхних атмосферных слоев, установить достоверность сделанных в теории расчетов, подтвердить целесообразность главных технических решений, примененных для запуска. Также ИСЗ предоставил возможность обследовать характеристики передачи посредствам ионосферы радиосигнала.
Американский первенец в лице ИСЗ был запущен 1 февраля 1958 года. Спустя некоторое время свои исследовательские аппараты запустили и иные державы:
- Франция;
- КНР;
- Австралия;
- Великобритания;
- Япония.
Регистрация ИСЗ происходит только после того, как устройство сделает полное обращение вокруг планеты, иначе его оформят в реестре в качестве ракетного зонда.
Виды, движение искусственных спутников Земли
ИСЗ приобретает статус активного только при условии, что он оснащен радиопередатчиками, импульсными лампами, которые подают световые сигналы. Также на нем должна располагаться различная измерительная техника. На основе назначения искусственный СЗ все устройства разделяются на прикладные и научно-исследовательские. Последний тип необходим для обеспечения исследовательской деятельности, направленной на небесные тела, Земной шар и космическое пространство. В эту группу включаются геодезические и геофизические устройства, а также астрономические обсерватории, располагающиеся на орбите. Прикладной тип образуют устройства связи, навигации, а также аппараты, обеспечивающие метеорологическое земельно-ресурсное, техническое изучение. Существуют и иные ИСЗ, сконструированные под полет человека. Их именуют кораблями-спутниками с возможностью пилотирования. Когда тело располагается на полярной орбите, оно называется – полярной, если на экваторе – экваториальной. Существуют и стационарные ИСЗ, с возможностью отправки на экваториальный орбитальный маршрут. Их движение совпадает с земным вращение, из-за чего они неподвижно располагаются над конкретной планетарной точкой.
Движение ИСЗ подчиняется пассивным и активным силам. В группу пассивных сил входит планетарное притяжение, атмосферное сопротивление. Активные силы обеспечиваются благодаря установке на искусственный СЗ реактивного двигателя.
Существует ли параллельный мир: научные доказательства.
Загадка планеты Нибиру: есть ли там жизнь и когда она приблизиться к Земле.
В этом видео рассказано о кладбищах спутников или о самых грязных орбитах земли. Не забывайте оставлять свои вопросы, пожелания и комментарии к статье.
www.rutvet.ru
Орбиты вокруг Земли
Земля, как любое космическое тело, обладает собственным гравитационным полем и рядом расположенными орбитами, на которых могут находиться тела и объекты разной величины. Чаще всего под ними подразумеваются Луна и международная космическая станция. Первая ходит по своей собственной орбите, а МКС – по низкой околоземной. Существует несколько орбит, которые между собой отличаются удаленностью от Земли, относительным расположением относительно планеты и направлением вращения.
Орбиты искусственных спутников Земли
На сегодняшний день в ближайшем околоземном космическом пространстве находится множество объектов, которые являются результатами человеческой деятельности. В основном, это искусственные спутники, служащие для обеспечения связи, однако есть и немало космического мусора. Одним из самых известных искусственных спутников Земли является Международная космическая станция.
ИСЗ движутся по трем основным орбитам: экваториальной (геостационарной), полярной и наклонной. Первая полностью лежит в плоскости окружности экватора, вторая строго ей перпендикулярна, а третья располагается между ними.
Геосинхронная орбита
Название этой траектории связано с тем, что тело, движущееся по ней, имеет скорость, равную звездному периоду вращения Земли. Геостационарная орбита – это частный случай геосинхронной орбиты, которая лежит в той же плоскости, что и земной экватор.
При наклонении не равном нулю и нулевом эксцентриситете спутник, при наблюдении с Земли, описывает в течение суток в небе восьмерку.
Первый спутник на геосинхронной орбите – американский Syncom-2, выведенный на нее в 1963 году. Сегодня в некоторых случаях размещение спутников на геосинхронной орбите происходит по причине того, что ракета-носитель не может вывести их на геостационарную.
Геостационарная орбита
Данная траектория имеет такое название по той причине, что, несмотря на постоянное движение, объект, на ней находящийся, остается статичным относительно земной поверхности. Место, в котором находится объект, называется точкой стояния.
Спутники, выведенные на такую орбиту, часто используются для передачи спутникового телевидения, потому что статичность позволяет единожды направить на него антенну и долгое время оставаться на связи.
Высота расположения спутников на геостационарной орбите равна 35 786 километрам. Поскольку все они находятся прямо над экватором, для обозначения позиции называют только меридиан, например, 180.0˚E Интелсат 18 или 172.0˚E Eutelsat 172A.
Приблизительный радиус орбиты равен ~42 164 км, длина – около 265 000 км, а орбитальная скорость – примерно 3, 07 км/с.
Высокая эллиптическая орбита
Высокой эллиптической орбитой называют такую траекторию, высота которой в перигее в несколько раз меньше, чем в апогее. Выведение спутников на такие орбиты имеет ряд важных преимущества. Например, одной такой системы может быть достаточно для обслуживания всей России или, соответственно, группы государств с равной суммарной площадью. Кроме того, системы ВЭО на высоких широтах более функциональные, чем геостационарные спутники. А еще вывод спутника на высокую эллиптическую орбиту обходится приблизительно в 1,8 раза дешевле.
Крупные примеры систем, работающих на ВЭО:
- Космические обсерватории, запущенные NASA и ESA.
- Спутниковое радио Sirius XM Radio.
- Спутниковая связь Меридиан, -З и –ЗК, Молния-1Т.
- Спутниковая система коррекции GPS.
Низкая околоземная орбита
Это одна из самых низких орбит, которая в зависимости от разных обстоятельств может иметь высоту 160-2000 км и период обращения, соответственно, 88-127 минут. Единственным случаем, когда НОО была преодолена пилотируемыми космическими аппаратами – это программа Апполон с высадкой американских астронавтов на луну.
Большая часть используемых сейчас или использованных когда-либо ранее искусственных земных спутников работали на низкой околоземной орбите. По этой же причине в этой зоне сейчас расположена основная доля космического мусора. Оптимальная орбитальная скорость для спутников, находящихся на НОО, в среднем, равна 7,8 км/с.
Примеры искусственных спутников на НОО:
- Международная Космическая станция (400 км).
- Телекоммуникационные спутники самых разных систем и сетей.
- Разведывательные аппараты и спутники-зонды.
Обилие космического мусора на орбите – главная современная проблема всей космической индустрии. Сегодня ситуация такова, что вероятность столкновения различных объектов на НОО растет. А это, в свою очередь, ведет к разрушению и образованию на орбите еще большего числа фрагментов и деталей. Пессимистичные прогнозы говорят о том, что запущенный Принцип домино может полностью лишить человечество возможности осваивать космос.
Низкая опорная орбита
Низкой опорной принято называть ту орбиту аппарата, которая предусматривает изменение наклона, высоты или другие существенные изменения. Если же у аппарата нет двигателя и он не совершает маневры, его орбиту называют низкой околоземной.
Интересно, что российские и американские баллистики рассчитывают её высоту по разному, потому что первые основываются на эллиптической модели Земли, а вторые – на сферической. Из-за этого есть разница не только в высоте, но и в положении перигея и апогея.
xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai
На какой высоте летают спутники, расчет орбиты, скорость и направление движения
Подобно тому, как места в театре позволяют по-разному взглянуть на представление, различные орбиты спутников дают перспективу, каждая из которых имеет свое назначение. Одни кажутся висящими над точкой поверхности, они обеспечивают постоянный обзор одной стороны Земли, в то время как другие кружат вокруг нашей планеты, за день проносясь над множеством мест.
Типы орбит
На какой высоте летают спутники? Различают 3 типа околоземных орбит: высокие, средние и низкие. На высокой, наиболее удаленной от поверхности, как правило, находятся многие погодные и некоторые спутники связи. Сателлиты, вращающиеся на средней околоземной орбите, включают навигационные и специальные, предназначенные для мониторинга конкретного региона. Большинство научных космических аппаратов, в том числе флот системы наблюдения за поверхностью Земли НАСА, находится на низкой орбите.
От того, на какой высоте летают спутники, зависит скорость их движения. По мере приближения к Земле гравитация становится все сильнее, и движение ускоряется. Например, спутнику НАСА Aqua требуется около 99 минут, чтобы облететь вокруг нашей планеты на высоте около 705 км, а метеорологическому аппарату, удаленному на 35 786 км от поверхности, для этого потребуется 23 часа, 56 минут и 4 секунды. На расстоянии 384 403 км от центра Земли Луна завершает один оборот за 28 дней.
Аэродинамический парадокс
Изменение высоты спутника также изменяет его скорость движения по орбите. Здесь наблюдается парадокс. Если оператор спутника хочет повысить его скорость, он не может просто запустить двигатели для ускорения. Это увеличит орбиту (и высоту), что приведет к уменьшению скорости. Вместо этого следует запустить двигатели в направлении, противоположном направлению движения спутника, т. е. совершить действие, которое на Земле бы замедлило движущееся транспортное средство. Такое действие переместит его ниже, что позволит увеличить скорость.
Характеристики орбит
В дополнение к высоте, путь движения спутника характеризуется эксцентриситетом и наклонением. Первый относится к форме орбиты. Спутник с низким эксцентриситетом движется по траектории, близкой к круговой. Эксцентричная орбита имеет форму эллипса. Расстояние от космического аппарата до Земли зависит от его положения.
Наклонение – это угол орбиты по отношению к экватору. Спутник, который вращается непосредственно над экватором, имеет нулевой наклон. Если космический аппарат проходит над северным и южным полюсами (географическими, а не магнитными), его наклон составляет 90°.
Все вместе – высота, эксцентриситет и наклонение – определяют движение сателлита и то, как с его точки зрения будет выглядеть Земля.
Высокая околоземная
Когда спутник достигает ровно 42164 км от центра Земли (около 36 тыс. км от поверхности), он входит в зону, где его орбита соответствует вращению нашей планеты. Поскольку аппарат движется с той же скоростью, что и Земля, т. е. его период обращения равен 24 ч, кажется, что он остается на месте над единственной долготой, хотя и может дрейфовать с севера на юг. Эта специальная высокая орбита называется геосинхронной.
Спутник движется по круговой орбите прямо над экватором (эксцентриситет и наклонение равны нулю) и относительно Земли стоит на месте. Он всегда расположен над одной и той же точкой на ее поверхности.
Геостационарная орбита чрезвычайно ценна для мониторинга погоды, так как спутники на ней обеспечивают постоянный обзор одного и того же участка поверхности. Каждые несколько минут метеорологические аппараты, такие как GOES, предоставляют информацию об облаках, водяном паре и ветрах, и этот постоянный поток информации служит основой для мониторинга и прогнозирования погоды.
Кроме того, геостационарные аппараты могут быть полезны для коммуникации (телефонии, телевидения, радио). Спутники GOES обеспечивают работу поисково-спасательного радиомаяка, используемого для помощи в поиске кораблей и самолетов, терпящих бедствие.
Наконец, многие высокоорбитальные сателлиты Земли занимаются мониторингом солнечной активности и отслеживают уровни магнитного поля и радиации.
Вычисление высоты ГСО
На спутник действует центростремительная сила Fц=(M1v2)/R и сила тяжести Fт=(GM1M2)/R2. Так как эти силы одинаковы, можно уравнять правые части и сократить их на массу M1. В результате получится равенство v2=(GM2)/R. Отсюда скорость движения v=((GM2)/R)1/2
Так как геостационарная орбита представляет собой окружность длиной 2πr, орбитальная скорость равна v=2πR/T.
Отсюда R3=T2GM/(4π2).
Так как T=8,64x104с, G=6,673x10-11 Н·м2/кг2, M=5,98x1024кг, то R=4,23x107 м. Если вычесть из R радиус Земли, равный 6,38x106 м, можно узнать, на какой высоте летают спутники, висящие над одной точкой поверхности – 3,59x107м.
Точки Лагранжа
Другими замечательными орбитами являются точки Лагранжа, где сила притяжения Земли компенсируется силой тяжести Солнца. Все, что там находится, в равной степени притягивается к этим небесным телам и вращается с нашей планетой вокруг светила.
Из пяти точек Лагранжа в системе Солнце-Земля только две последних, называемых L4 и L5, являются стабильными. В остальных спутник подобен мячу, балансирующему на вершине крутого холма: любое незначительное возмущение будет выталкивать его. Чтобы оставаться в сбалансированном состоянии, космические аппараты здесь нуждаются в постоянной корректировке. В последних двух точках Лагранжа спутники уподобляются шару в шаре: даже после сильного возмущения они вернутся обратно.
L1 расположена между Землей и Солнцем, позволяет сателлитам, находящимся в ней, иметь постоянный обзор нашего светила. Солнечная обсерватория SOHO, спутник НАСА и Европейского космического агентства следят за Солнцем из первой точки Лагранжа, в 1,5 млн км от нашей планеты.
L2 расположена на том же расстоянии от Земли, но находится позади нее. Спутникам в этом месте требуется только один тепловой экран, чтобы защититься от света и тепла Солнца. Это хорошее место для космических телескопов, используемых для изучения природы Вселенной путем наблюдения фона микроволнового излучения.
Третья точка Лагранжа расположена напротив Земли с другой стороны Солнца, так что светило всегда находится между ним и нашей планетой. Спутник в этом положении не будет иметь возможность общаться с Землей.
Чрезвычайно стабильны четвертая и пятая точки Лагранжа в орбитальной траектории нашей планеты в 60° впереди и позади Земли.
Средняя околоземная орбита
Находясь ближе к Земле, спутники двигаются быстрее. Различают две средние околоземные орбиты: полусинхронную и «Молнию».
На какой высоте летают спутники, находящиеся на полусинхронной орбите? Она почти круглая (низкий эксцентриситет) и удалена на расстояние 26560 км от центра Земли (около 20200 км над поверхностью). Сателлит на этой высоте совершает полный оборот за 12 ч. По мере его движения Земля вращается под ним. За 24 ч он пересекает 2 одинаковые точки на экваторе. Эта орбита последовательна и весьма предсказуема. Используется системой глобального позиционирования GPS.
Орбита «Молния» (наклонение 63,4°) используется для наблюдения в высоких широтах. Геостационарные спутники привязаны к экватору, поэтому они не подходят для дальних северных или южных регионов. Эта орбита весьма эксцентрична: космический аппарат движется по вытянутому эллипсу с Землей, расположенной близко к одному краю. Так как спутник ускоряется под действием силы тяжести, он движется очень быстро, когда находится близко к нашей планете. При удалении его скорость замедляется, поэтому он больше времени проводит на вершине орбиты в самом дальнем от Земли краю, расстояние до которого может достигать 40 тыс. км. Период обращения составляет 12 ч, но около двух третей этого времени спутник проводит над одним полушарием. Подобно полусинхронной орбите сателлит проходит по одному и тому же пути через каждые 24 ч. Используется для связи на крайнем севере или юге.
Низкая околоземная
Большинство научных спутников, многие метеорологические и космическая станция находятся на почти круговой низкой околоземной орбите. Их наклон зависит от того, мониторингом чего они занимаются. TRMM был запущен для мониторинга осадков в тропиках, поэтому имеет относительно низкое наклонение (35°), оставаясь вблизи экватора.
Многие из спутников системы наблюдения НАСА имеют почти полярную высоконаклонную орбиту. Космический аппарат движется вокруг Земли от полюса до полюса с периодом 99 мин. Половину времени он проходит над дневной стороной нашей планеты, а на полюсе переходит на ночную.
По мере движения спутника под ним вращается Земля. К тому времени, когда аппарат переходит на освещенный участок, он находится над областью, прилегающей к зоне прохождения своей последней орбиты. За 24-часовой период полярные спутники покрывают большую часть Земли дважды: один раз днем и один раз ночью.
Солнечно-синхронная орбита
Подобно тому как геосинхронные спутники должны находиться над экватором, что позволяет им оставаться над одной точкой, полярно-орбитальные имеют способность оставаться в одном времени. Их орбита является солнечно-синхронной – при пересечении космическим аппаратом экватора местное солнечное время всегда одно и то же. Например, спутник Terra пересекает его над Бразилией всегда в 10:30 утра. Следующее пересечение через 99 мин над Эквадором или Колумбией происходит также в 10:30 по местному времени.
Солнечно-синхронная орбита необходима для науки, так как позволяет сохранять угол падения солнечного света на поверхность Земли, хотя он будет меняться в зависимости от сезона. Такое постоянство означает, что ученые могут сравнивать изображения нашей планеты одного времени года в течение нескольких лет, не беспокоясь о слишком больших скачках в освещении, которые могут создать иллюзию изменений. Без солнечно-синхронной орбиты было бы сложно отслеживать их с течением времени и собирать информацию, необходимую для изучения изменений климата.
Путь спутника здесь очень ограничен. Если он находится на высоте 100 км, орбита должна иметь наклон 96°. Любое отклонение будет недопустимым. Поскольку сопротивление атмосферы и сила притяжения Солнца и Луны изменяют орбиту аппарата, ее необходимо регулярно корректировать.
Выведение на орбиту: запуск
Запуск спутника требует энергии, количество которой зависит от расположения места старта, высоты и наклона будущей траектории его движения. Чтобы добраться до удаленной орбиты, требуется затратить больше энергии. Спутники со значительным наклоном (например, полярные) более энергозатратны, чем те, которые кружат над экватором. Выведению на орбиту с низким наклоном помогает вращение Земли. Международная космическая станция движется под углом 51,6397°. Это необходимо для того, чтобы космическим челнокам и российским ракетам было легче добраться до нее. Высота МКС – 337–430 км. Полярные спутники, с другой стороны, от импульса Земли помощи не получают, поэтому им требуется больше энергии, чтобы подняться на такое же расстояние.
Корректировка
После запуска спутника необходимо приложить усилия, чтобы удержать его на определенной орбите. Поскольку Земля не является идеальной сферой, ее гравитация в некоторых местах сильнее. Эта неравномерность, наряду с притяжением Солнца, Луны и Юпитера (самой массивной планеты Солнечной системы), изменяет наклон орбиты. На протяжении всего своего срока службы положение спутников GOES корректировалось три или четыре раза. Низкоорбитальные аппараты НАСА должны регулировать свой наклон ежегодно.
Кроме того, на околоземные спутники оказывает воздействие атмосфера. Самые верхние слои, хотя и достаточно разрежены, оказывают достаточно сильное сопротивление, чтобы притягивать их ближе к Земле. Действие силы тяжести приводит к ускорению спутников. Со временем они сгорают, по спирали опускаясь все ниже и быстрее в атмосферу, или падают на Землю.
Атмосферное сопротивление сильнее, когда Солнце активно. Так же, как воздух в воздушном шаре расширяется и поднимается при нагревании, атмосфера поднимается и расширяется, когда Солнце дает ей дополнительную энергию. Разреженные слои атмосферы поднимаются, а их место занимают более плотные. Поэтому спутники на орбите Земли должны изменять свое положение примерно четыре раза в год, чтобы компенсировать сопротивление атмосферы. Когда солнечная активность максимальна, положение аппарата приходится корректировать каждые 2-3 недели.
Космический мусор
Третья причина, вынуждающая менять орбиту – космический мусор. Один из коммуникационных спутников Iridium столкнулся с нефункционирующим российским космическим аппаратом. Они разбились, образовав облако мусора, состоящее из более чем 2500 частей. Каждый элемент был добавлен в базу данных, которая сегодня насчитывает свыше 18000 объектов техногенного происхождения.
НАСА тщательно отслеживает все, что может оказаться на пути спутников, т. к. из-за космического мусора уже несколько раз приходилось менять орбиты.
Инженеры центра управления полетами отслеживают положение космического мусора и сателлитов, которые могут помешать движению и по мере необходимости тщательно планируют маневры уклонения. Эта же команда планирует и выполняет маневры по регулировке наклона и высоты спутника.
fb.ru
#фото дня | Все орбитальные спутники Земли на одном изображении
Человечество развивает свои технологии всё быстрее, и люди засоряют не только планету, на которой живут, но и близлежащее пространство вокруг неё. Речь, разумеется, идёт о спутниках, коих было запущено на орбиту земли просто невероятное количество.
Вала Афшар, начальник маркетингового отдела телекоммуникационной компании Extreme Networks, опубликовал в своём твиттере шокирующее изображение. На этом изображении показана печальная картина того, во что люди превратили орбиту планеты Земля.
Если вы считаете, что вокруг нашей планеты вращаются всего пара-тройка сотен спутников – вы глубоко заблуждаетесь. Лишь по состоянию на 2008 год на орбите Земли находилось порядка 13 000 различных спутников. И это число с каждым годом только увеличивается, даже с учётом того, что некоторые спутники выходят из строя или даже сгорают в верхних слоях атмосферы, со временем сходя с орбиты.
Конечно, наша с вами жизнь была бы немыслима, если бы не эти космические помощники. Не было бы ни GPS-навигации, ни спутникового телевидения, ни сотовой связи, ни многих других технологий, к которым мы так сильно привыкли. Но глядя на это изображение, волей-неволей задумываешься: а что мы будем делать тогда, когда даже на нашей орбите не останется свободного места?
В качестве бонуса вы можете посмотреть это видео, которое моделирует общую орбитальную картину на основе данных Google Earth. Видео достаточно старое, но от этого не менее впечатляющее.
hi-news.ru
