Орбита характеристики: Что такое орбита: характеристика, виды и значение

Что такое орбита: характеристика, виды и значение

Когда мы говорим об астрономии, Солнечной системе и планетах, мы всегда говорим об орбите. Однако не все знают что такое орбита, насколько это важно и каковы его характеристики. Упрощенно можно сказать, что орбита — это траектория небесного тела во Вселенной.

В этой статье мы расскажем вам, что такое орбита, каковы ее характеристики и значение.

Индекс

• 1 что такое орбита
• 2 Характеристики и важность
• 3 орбита в химии
• 4 Элиптика
• 5 Орбита Солнечной системы
• 6 околоземная орбита

что такое орбита

В физике орбита это путь, описываемый одним объектом вокруг другого и вращающийся вокруг этого пути под действием центральной силы, как гравитационная сила небесного тела. Это путь, по которому следует объект, когда он движется вокруг центра тяжести, к которому он притягивается, первоначально не затрагивая его, но и не полностью удаляясь от него.

С XNUMX века (когда Иоганн Кеплер и Исаак Ньютон сформулировали фундаментальные законы физики, управляющие ими), орбиты были важным понятием для понимания движения Вселенной, особенно в отношении небесной и субатомной химии.

Орбиты могут иметь различную форму, эллиптическую, круговую или вытянутую, а могут быть и параболическими. (в форме параболы) или гиперболической (в форме гиперболы). Несмотря на это, каждая орбита содержит следующие шесть элементов Кеплера:

• Наклон плоскости орбиты, обозначенный символом i.
• Долгота восходящего узла, выраженная символом Ω.
• Эксцентриситет или степень отклонения от окружности, обозначаемая символом e.
• Большая полуось, или половина наибольшего диаметра, обозначена символом а.
• Перигелий или параметр перигелия, угол от восходящего узла до перигелия, обозначаемый символом ω.
• Средняя аномалия эпохи или доля прошедшего орбитального времени, выраженная в виде угла, обозначается символом M0.

Характеристики и важность

Основные особенности, которые можно наблюдать на орбите, следующие:

• Они имеют разную форму, но все они овальные, что означает, что они имеют овальную форму.
• У планет орбиты почти круговые.
• На орбите вы можете найти различные объекты, такие как луны, планеты, астероиды и некоторые искусственные устройства.
• В нем объекты могут вращаться вокруг друг друга за счет гравитации.
• Каждая существующая орбита имеет свой собственный эксцентриситет, который представляет собой величину, на которую путь орбиты отличается от идеального круга.
• Они имеют много различных важных элементов, таких как наклонение, эксцентриситет, средняя аномалия, узловая долгота и параметры перигелия.

Основное значение орбиты заключается в том, что на ней могут быть размещены различные типы спутников, отвечающих за наблюдение за землей, что в то же время имеет решающее значение для поиска ответов и точных наблюдений за климатом, океанами, атмосферой и даже внутри земли. Земля. Спутники также могут предоставлять важную информацию об определенных видах деятельности человека, таких как вырубка лесов, а также о погодных условиях, таких как повышение уровня моря, эрозия и загрязнение окружающей среды планеты.

орбита в химии

В химии мы говорим об орбитах электронов, движущихся вокруг ядра из-за различных электромагнитных зарядов, которые они имеют (электроны заряжены отрицательно, ядра протонов и нейтронов заряжены положительно). Эти электроны не имеют определенных путей, но их часто называют орбиталями, называемыми атомными орбиталями, в зависимости от степени энергии, которой они обладают.

Каждая атомная орбиталь представлена ​​числом и буквой. Цифры (1, 2, 3… до 7) обозначают энергетический уровень, на котором движется частица, а буквы (s, p, d и f) обозначают форму орбиты.

Элиптика

Вместо круга эллиптическая орбита рисует эллипс, плоский вытянутый круг. Эта фигура, эллипс, имеет два фокуса, где центральные оси двух окружностей, образующих его; кроме того, этот тип орбиты имеет эксцентриситет больше нуля и меньше единицы (0 эквивалентно круговой орбите, 1 эквивалентно параболической орбите).

Каждая эллиптическая орбита имеет две примечательные точки:

• Следующий. Точка на пути орбиты (в одном из двух фокусов), ближайшая к центральному телу, окружающему орбиту.
• Дальше. Точка орбитального пути (в одном из двух фокусов), наиболее удаленная от центрального объема нанесенной орбиты.

Орбита Солнечной системы

Как и у большинства планетных систем, орбиты, описываемые звездами Солнечной системы, более или менее эллиптические. В центре находится звезда системы, наше Солнце, чье гравитационное притяжение движет планеты и кометы в их соответствующих направлениях. Параболические или гиперболические орбиты вокруг Солнца не имеют прямой связи со звездой. Со своей стороны, спутники каждой планеты также отслеживают орбиту каждой планеты, как это делает Луна с Землей.

Однако звезды также притягиваются друг к другу, создавая взаимные гравитационные возмущения, которые вызывают изменение эксцентриситета их орбит во времени и друг с другом. Например, Меркурий — планета с наиболее эксцентричной орбитой, вероятно, потому, что она находится ближе всего к Солнцу, но Марс находится на втором месте, дальше от Солнца. С другой стороны, орбиты Венеры и Нептуна наименее эксцентричны.

околоземная орбита

Земля, как и ее соседи, обращается вокруг Солнца по слегка эллиптической орбите, которая занимает около 365 дней (год), которую мы называем поступательным движением. Это смещение происходит на скорости около 67.000 XNUMX километров в час.

Между тем существует четыре возможных орбиты вокруг Земли, как у искусственных спутников:

• Низкий (ЛЕО). От 200 до 2.000 километров от поверхности планеты.
• Среднее (ОЕМ). от 2.000 35.786 до XNUMX XNUMX км от поверхности планеты.
• Высокий (НЕО). От 35.786 40.000 до XNUMX XNUMX километров от поверхности планеты.
• Геостационарная (GEO). 35.786 XNUMX километров от поверхности планеты. Это орбита, синхронизированная с экватором Земли, с нулевым эксцентриситетом, и для наблюдателя на Земле объект кажется неподвижным в небе.

Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете узнать больше о том, что такое орбита и каковы ее характеристики.

Стабилизатор ORBITA 12000Н-20 — от производителя Орбита

Описание Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

Стабилизаторы напряжения Орбита — профессиональное оборудование для защиты бытовой и промышленной техники от скачков напряжения. Разработаны с учетом реальных условий применения в российских электросетях, адаптированы к нестабильному напряжению, а также работе в сложных погодных и климатических условиях. Имеют широкий диапазон входных напряжений, защищают от скачков и просадок напряжения, импульсных искажений.

Стабилизатор  напряжения ОРБИТА 12000Н-20 (12 кВт) для дома, офиса, небольшой мастерской. Точность стабилизации 2,5% подходит большинству видов техники для повседневного использования.

Бытовые стабилизаторы серии Home защищают оборудование от скачков напряжения во время грозы, работы сварочных аппаратов, включения электрических культиваторов или газонокосилок. Мощности одного устройства хватает для подключения стандартного набора кухонной и другой бытовой техники.

Преимущества Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

• Уровень стабилизации с максимальными отклонениями до 0,8%.
• Автоматически настраиваемый байпас.
  True RMS измерение.
• Плавная регулировка выходного уровня напряжения.
• Гибкая настройка рабочих параметров.
• Широкий диапазон отклонения частоты питающей сети позволяет работать от генераторного оборудования.
• Диапазон температур эксплуатации от +400С до -400С.
• Медные обмотки силовых трансформаторов.
• Работа с повышенными пусковыми токами и сложными типами нагрузок.
• Функции стабилизатора
• Поддержание выходного напряжения в установленных рамках.
  Измерение текущих параметров электрической сети: мощности, тока и напряжения.
• Максимальный КПД на номинальном режиме.
• Автоматическое отключение при возникновении аварийных ситуаций в процессе работы.
• Активное охлаждение силовых обмоток.
• Возможность гибкого изменения режимов настройки.
• Внутренняя диагностика состояния с индикацией на дисплее.

Характеристики Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

Входное напряжение (номинальное): 160 ÷ 265

Входное напряжение (рабочее): 133 ÷ 285

Мощность, ВА: 12000

Выходное напряжение,* В: 220± 2,5%

Масса: 38 кг

Технические характеристики Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

Входные параметры:

Номинальное напряжение сети, В: 220

Частота питающей сети, Гц: 50

Рабочий диапазон входного напряжения, В 133 ÷ 285

Номинальный диапазон входного напряжения, В 160 ÷ 265

Максимальный ток, потребляемый из сети при изменении входного напряжения в номинальном диапазоне при номинальной нагрузке, А 75

Выходные параметры:

Номинальное выходное напряжение, В 220

Точность стабилизации выходного напряжения при изменении входного в номинальном диапазоне, % 2,5

Номинальная мощность нагрузки, ВА / ток нагрузки, А 12000/55

Изменение нагрузки, % от номинальной 0…100

Экплуатационные параметры Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

КПД, % 97

Перегрузочная способность:

Формы выходного напряжения: не искажается

Отклик на возмущение, мс не более 35

Скорость реакции на возмущение сети, В/с не менее 250

Уровень шума, дБ не более 40

Диапазон температур, °С -40…+40С

Влажность не более 98 при 25° С

Индикация и сигнализация Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

Индикация на светодиодном пятиразрядном циффровом дислпее величины:

входного и выходного напряжения, % есть

мощность нагрузки: есть

температура силовых ключей: есть

аварий сети и стабилизатора есть

Память кода причин последних 64-х отключений стабилизатором нагрузки есть

Контроль и защита Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

Контроль тока нагрузки есть

Контроль температуры силовых ключей есть

Отключение выхода при перегрузке с однократным автоматическим повторным включением (АПВ) через 10 сек есть

Автоматический вводной выключатель с тепловым и электромагнитным расцепителем есть

Быстродействующая защита от КЗ (не более 10 мсек) есть

Класс защиты IP20

Подключение и установка Стабилизатор ORBITA 12000Н-20

Установка: напольная

Подключение:

Стабилизатор подключается к сети через блок клеммных зажимов

ESA — Типы орбит

Включение и поддержка

30. 03.2020
598763 просмотра
1866 лайков

Наше понимание орбит восходит к Иоганну Кеплеру в 17 веке. В настоящее время Европа использует семейство ракет на Европейском космодроме для запуска спутников на различные типы орбит.

Масса влияет на орбитальные тела

Что такое орбита?

Орбита — это изогнутый путь, по которому объект в космосе (например, звезда, планета, луна, астероид или космический корабль) движется вокруг другого объекта под действием силы тяжести.

Гравитация заставляет космические объекты, обладающие массой, притягиваться к другим близлежащим объектам. Если это притяжение сводит их вместе с достаточным импульсом, они иногда могут начать вращаться вокруг друг друга.

Объекты одинаковой массы вращаются вокруг друг друга, при этом ни один объект не находится в центре, в то время как маленькие объекты вращаются вокруг более крупных объектов. В нашей Солнечной системе Луна вращается вокруг Земли, а Земля вращается вокруг Солнца, но это не означает, что более крупный объект остается совершенно неподвижным. Из-за гравитации Земля слегка оттягивается от своего центра Луной (поэтому в наших океанах образуются приливы), а наше Солнце слегка оттягивается от своего центра Землей и другими планетами.

Во время раннего создания нашей Солнечной системы пыль, газ и лед путешествовали в космосе со скоростью и импульсом, окружая Солнце облаком. Поскольку Солнце было намного больше, чем эти маленькие частицы пыли и газа, его гравитация притягивала эти частицы на орбиту вокруг себя, превращая облако в своего рода кольцо вокруг Солнца.

В конце концов, эти частицы начали оседать и слипаться (или «слипаться»), становясь все больше, как катящиеся снежки, пока не образовали то, что мы сейчас видим как планеты, луны и астероиды. Тот факт, что все планеты сформировались таким образом, объясняет, почему все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, примерно в одной плоскости.

Выход на орбиту

Когда ракеты запускают наши спутники, они выводят их на космическую орбиту. Там гравитация удерживает спутник на требуемой орбите — точно так же, как гравитация удерживает Луну на орбите вокруг Земли.

Это происходит так же, как выбрасывание мяча из окна высокой башни – чтобы мяч полетел, вам нужно сначала дать ему «толчок», бросив его, чтобы мяч упал на землю на кривой дорожке. В то время как именно ваш бросок придает мячу начальную скорость, только сила тяжести удерживает мяч в движении к земле после того, как вы его отпустили.

Аналогичным образом спутник выводится на орбиту, размещая его на высоте сотен или тысяч километров над поверхностью Земли (как будто в очень высокой башне), а затем двигатели ракеты «толкают» его, чтобы он стартовал. его орбита.

Как показано на рисунке, разница в том, что при броске предмет упадет на землю по кривой траектории, но действительно сильный бросок будет означать, что земля начнет изгибаться еще до того, как ваш предмет достигнет земли. Ваш объект будет бесконечно падать «по направлению» к Земле, заставляя его многократно вращаться вокруг планеты. Поздравляем! Вы достигли орбиты.

В космосе нет воздуха и, следовательно, нет трения о воздух, поэтому гравитация позволяет спутнику вращаться вокруг Земли почти без дополнительной помощи. Вывод спутников на орбиту позволяет нам использовать технологии для телекоммуникаций, навигации, прогноза погоды и астрономических наблюдений.

Взгляд художника на европейское семейство пусковых установок

Запуск на орбиту

Европейское семейство ракет работает с европейского космодрома в Куру, Французская Гвиана. В каждой миссии ракета выводит один или несколько спутников на их индивидуальные орбиты.

Выбор используемой ракеты-носителя зависит в первую очередь от массы полезной нагрузки, а также от того, насколько далеко она должна уйти от Земли. Тяжелая полезная нагрузка или высокая орбита требуют большей мощности для борьбы с гравитацией Земли, чем более легкая полезная нагрузка на более низкой высоте.

Ariane 5 — самая мощная в Европе ракета-носитель, способная вывести один, два или несколько спутников на требуемые орбиты. В зависимости от того, на какую орбиту выйдет Ariane 5, он может вывести в космос примерно от 10 до 20 тонн — это 10 000—20 000 кг, что примерно равно весу городского автобуса.

Vega меньше, чем Ariane 5, способна запускать примерно 1,5 тонны за раз, что делает ее идеальной ракетой-носителем для многих научных миссий и миссий по наблюдению за Землей. И Ariane 5, и Vega могут одновременно запускать несколько спутников.

Следующее поколение ракет ЕКА включает Ariane 6 и Vega-C. Эти ракеты будут более гибкими и расширят возможности Европы по выводу на орбиту, а также смогут доставлять полезные грузы на несколько разных орбит за один полет — как автобус с несколькими остановками.

Типы орбит

При запуске спутник или космический корабль чаще всего размещается на одной из нескольких определенных орбит вокруг Земли или может быть отправлен в межпланетное путешествие, что означает, что он больше не вращается вокруг Земли, а вместо этого вращается вокруг Земли. Солнца до его прибытия в конечный пункт назначения, такой как Марс или Юпитер.

Существует множество факторов, определяющих оптимальную орбиту для использования спутника, в зависимости от того, для чего он предназначен.

• Геостационарная орбита (GEO)
• Низкая околоземная орбита (НОО)
• Средняя околоземная орбита (MEO)
• Полярная орбита и солнечно-синхронная орбита (ССО)
• Переходные орбиты и геостационарная переходная орбита (GTO)
• Точки Лагранжа (L-точки)

Геостационарная орбита

Геостационарная орбита (GEO)

Спутники на геостационарной орбите (GEO) вращаются вокруг Земли над экватором с запада на восток, следуя за вращением Земли, которое занимает 23 часа 56 минут и 4 секунды, перемещаясь точно с той же скоростью, что и Земля. Из-за этого спутники в GEO кажутся «неподвижными» над фиксированным положением. Чтобы точно соответствовать вращению Земли, скорость спутников GEO должна быть около 3 км в секунду на высоте 35 786 км. Это намного дальше от поверхности Земли по сравнению со многими спутниками.

GEO используется спутниками, которым необходимо постоянно находиться над одним конкретным местом над Землей, например, телекоммуникационными спутниками. Таким образом, антенну на Земле можно зафиксировать так, чтобы она всегда оставалась направленной на этот спутник, не двигаясь. Его также могут использовать спутники мониторинга погоды, поскольку они могут постоянно наблюдать за определенными районами, чтобы увидеть, как там проявляются погодные тенденции.

Спутники на геостационарной орбите охватывают большую часть Земли, так что всего три равноудаленных спутника могут обеспечить практически глобальное покрытие. Это потому, что когда спутник находится так далеко от Земли, он может одновременно охватывать большие участки. Это похоже на то, что вы можете видеть больше карты с расстояния в метр по сравнению с тем, если бы вы были в сантиметре от нее. Таким образом, чтобы увидеть всю Землю сразу с ГСО, требуется гораздо меньше спутников, чем на более низкой высоте.

Программа ESA European Data Relay System (EDRS) поместила спутники на геостационарную орбиту, где они передают информацию на негеографические спутники и другие станции, которые в противном случае не могут постоянно передавать или получать данные. Это означает, что Европа всегда может оставаться на связи и онлайн.

Низкая околоземная орбита

Низкая околоземная орбита (НОО)

Низкая околоземная орбита (НОО) — это, как следует из названия, орбита, расположенная относительно близко к поверхности Земли. Обычно она находится на высоте менее 1000 км, но может быть и на высоте 160 км над Землей, что мало по сравнению с другими орбитами, но все же очень далеко от поверхности Земли.

Для сравнения, большинство коммерческих самолетов не летают на высотах, намного превышающих примерно 14 км, так что даже самый низкий LEO более чем в десять раз выше этого.

В отличие от спутников на GEO, которые всегда должны вращаться вокруг экватора Земли, спутники LEO не всегда должны следовать по определенному пути вокруг Земли одинаковым образом — их плоскость может быть наклонена. Это означает, что на НОО больше доступных маршрутов для спутников, что является одной из причин, почему НОО является очень часто используемой орбитой.

Непосредственная близость LEO к Земле делает его полезным по нескольким причинам. Это орбита, наиболее часто используемая для спутниковых снимков, поскольку близость к поверхности позволяет получать изображения с более высоким разрешением. Это также орбита, используемая для Международной космической станции (МКС), поскольку астронавтам легче путешествовать к ней и обратно на более короткое расстояние. Спутники на этой орбите движутся со скоростью около 7,8 км в секунду; на этой скорости спутнику требуется примерно 90 минут, чтобы облететь Землю, а это означает, что МКС облетает Землю примерно 16 раз в день.

Однако отдельные низкоорбитальные спутники менее полезны для таких задач, как телекоммуникации, поскольку они очень быстро перемещаются по небу и поэтому требуют больших усилий для отслеживания с наземных станций.

Вместо этого спутники связи на низкой околоземной орбите часто работают как часть большой комбинации или созвездия нескольких спутников для обеспечения постоянного покрытия. Чтобы увеличить охват, иногда такие созвездия, состоящие из нескольких одинаковых или похожих спутников, запускаются вместе, чтобы создать «сеть» вокруг Земли. Это позволяет им одновременно покрывать большие площади Земли, работая вместе.

«Ариан-5» доставил свою самую тяжелую 20-тонную полезную нагрузку, автоматизированный транспортный корабль (ATV), на Международную космическую станцию, расположенную на низкой околоземной орбите.

Созвездие Галилея

Средняя околоземная орбита (MEO)

Средняя околоземная орбита включает широкий диапазон орбит в любом месте между LEO и GEO. Он похож на LEO тем, что ему также не нужно двигаться по определенному пути вокруг Земли, и он используется множеством спутников для самых разных приложений.

Очень часто используется навигационными спутниками, такими как европейская система Galileo (на фото). Galileo обеспечивает навигационную связь по всей Европе и используется для многих видов навигации, от отслеживания больших самолетов до получения указаний на ваш смартфон. Galileo использует группировку из нескольких спутников для одновременного покрытия больших частей мира.

Полярная и солнечно-синхронная орбита

Полярная орбита и солнечно-синхронная орбита (SSO)

Спутники на полярных орбитах обычно проходят мимо Земли с севера на юг, а не с запада на восток, проходя примерно над полюсами Земли.

Спутники на полярной орбите не должны точно проходить Северный и Южный полюса; даже отклонение в пределах 20-30 градусов по-прежнему классифицируется как полярная орбита. Полярные орбиты — это тип низкой околоземной орбиты, так как они находятся на малых высотах от 200 до 1000 км.

Солнечно-синхронная орбита (ССО) — это особый вид полярной орбиты. Спутники в ССО, путешествующие над полярными районами, синхронны с Солнцем. Это означает, что они синхронизированы, чтобы всегда находиться в одном и том же «фиксированном» положении относительно Солнца. Это означает, что спутник всегда посещает одно и то же место в одно и то же местное время — например, пролетая над Парижем каждый день ровно в полдень.

Это означает, что спутник всегда будет наблюдать за точкой на Земле как бы постоянно в одно и то же время суток, что служит ряду приложений; например, это означает, что ученые и те, кто использует спутниковые снимки, могут сравнить, как что-то меняется с течением времени.

Это связано с тем, что если вы хотите наблюдать за областью, делая серию изображений определенного места в течение многих дней, недель, месяцев или даже лет, то было бы не очень полезно сравнивать где-то в полночь, а затем в полдень — нужно сделать каждый снимок максимально похожим на предыдущий. Поэтому ученые используют такие серии изображений, чтобы исследовать, как возникают погодные условия, чтобы помочь предсказать погоду или штормы; при наблюдении за чрезвычайными ситуациями, такими как лесные пожары или наводнения; или для накопления данных о долгосрочных проблемах, таких как вырубка лесов или повышение уровня моря.

Часто спутники в SSO синхронизируются таким образом, что они постоянно находятся на рассвете или в сумерках — это потому, что, постоянно перемещаясь на закате или восходе солнца, они никогда не будут иметь Солнце под углом, где их затеняет Земля. Спутник на солнечно-синхронной орбите обычно находится на высоте от 600 до 800 км. На расстоянии 800 км он будет двигаться со скоростью примерно 7,5 км в секунду.

Запуск и подъем в космос (желтая линия) становится переходной геостационарной орбитой (синяя линия), когда ракета выводит спутник в космос на пути к геостационарной орбите (красная линия).

Переходные орбиты и геостационарные переходные орбиты (GTO)

Переходные орбиты — это особый вид орбит, используемый для перехода с одной орбиты на другую. Когда спутники запускаются с Земли и доставляются в космос с помощью таких ракет-носителей, как Ariane 5, спутники не всегда размещаются непосредственно на своей конечной орбите. Часто вместо этого спутники размещают на переходной орбите: орбите, на которой, используя относительно небольшую энергию встроенных двигателей, спутник или космический корабль могут перемещаться с одной орбиты на другую.

Это позволяет спутнику достичь, например, такой высокой орбиты, как GEO, фактически не нуждаясь в ракете-носителе, чтобы пройти весь путь до этой высоты, что потребует больше усилий — это все равно, что срезать путь. Достижение GEO таким образом является примером одной из наиболее распространенных переходных орбит, называемой геостационарной переходной орбитой (GTO).

Орбиты имеют разные эксцентриситеты – мера того, насколько круглой (круглой) или эллиптической (сплющенной) является орбита. На идеально круглой орбите спутник всегда находится на одном и том же расстоянии от поверхности Земли, но на орбите с большим эксцентриситетом траектория выглядит как эллипс.

На орбите с большим эксцентриситетом, подобной этой, спутник может быстро уйти от очень далекого к очень близкому к поверхности Земли в зависимости от того, где находится спутник на орбите. На переходных орбитах полезная нагрузка использует двигатели для перехода с орбиты с одним эксцентриситетом на другую, что переводит ее на более высокие или более низкие орбиты.

После старта ракета-носитель направляется в космос по пути, показанному на рисунке желтой линией. В пункте назначения ракета выпускает полезную нагрузку, которая выводит ее на эллиптическую орбиту, следуя синей линии, которая отправляет полезную нагрузку дальше от Земли. Самая удаленная от Земли точка на синей эллиптической орбите называется апогеем, а ближайшая точка называется перигеем.

Когда полезная нагрузка достигает апогея на высоте 35 786 км на геостационарной орбите, она запускает свои двигатели таким образом, что выходит на круговую геоорбиту и остается там, как показано красной линией на диаграмме. Итак, в частности, GTO — это синий путь от желтой орбиты к красной орбите.

Телескоп ESA Gaia вращается вокруг точки L. Точка находится точно за Землей, поэтому в этот момент Гайя будет находиться в тени Земли и не сможет получать солнечный свет, необходимый для питания ее солнечных батарей. Каждые несколько лет Gaia использует свои двигатели для корректировки своего положения, чтобы поддерживать эту орбиту.

точек Лагранжа

Для многих космических аппаратов, выводимых на орбиту, нахождение слишком близко к Земле может помешать выполнению их миссии — даже на более удаленных орбитах, таких как GEO.

Например, для космических обсерваторий и телескопов, задачей которых является фотографирование глубокого темного космоса, нахождение рядом с Землей чрезвычайно вредно, потому что Земля естественным образом излучает видимый свет и инфракрасное излучение, которые не позволяют телескопу обнаруживать любые слабые огни, такие как далекие галактики. Фотографировать темное пространство с помощью телескопа рядом с нашей светящейся Землей было бы так же безнадежно, как пытаться сфотографировать звезды с Земли средь бела дня.

Точки Лагранжа, или L-точки, позволяют двигаться по орбитам намного дальше (более миллиона километров) и не вращаются непосредственно вокруг Земли. Это определенные точки далеко в космосе, где гравитационные поля Земли и Солнца объединяются таким образом, что космические аппараты, вращающиеся вокруг них, остаются стабильными и, таким образом, могут быть «привязаны» относительно Земли. Если бы космический корабль был запущен в другие точки космоса, очень удаленные от Земли, они естественным образом попали бы на орбиту вокруг Солнца, и эти космические корабли вскоре оказались бы далеко от Земли, что затруднило бы связь. Вместо этого космический корабль, запущенный в эти специальные L-точки, остается неподвижным и остается рядом с Землей с минимальными усилиями, не переходя на другую орбиту.

Наиболее часто используемыми L-точками являются L1 и L2. Оба они находятся в четыре раза дальше от Земли, чем Луна — 1,5 миллиона км по сравнению с 36 000 км на ГСО — но это все равно лишь примерно 1% расстояния Земли от Солнца.

Многие наблюдательные и научные миссии ЕКА были, есть или будут выходить на орбиту вокруг L-точки. Например, солнечный телескоп SOHO и LISA Pathfinder в точке Солнце-Земля L1; Гершель, Планк, Гайя, Евклид, Платон, Ариэль, JWST и телескоп Афина находятся или будут находиться в точке L2 Солнце-Земля.

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Характеристики спутников: орбиты и полосы обзора

В предыдущем разделе мы узнали, что инструменты дистанционного зондирования можно размещать на различных платформах для наблюдения и визуализации целей. Хотя могут использоваться наземные и авиационные платформы, спутники обеспечивают большую часть изображений дистанционного зондирования, обычно используемых сегодня. Спутники обладают рядом уникальных характеристик, которые делают их особенно полезными для дистанционного зондирования поверхности Земли.

Путь, по которому следует спутник, называется его орбитой . Орбиты спутников соответствуют возможностям и задачам датчиков, которые они несут. Выбор орбиты может различаться по высоте (их высоте над поверхностью Земли), а также по их ориентации и вращению относительно Земли. Спутники на очень больших высотах, которые постоянно наблюдают за одной и той же частью земной поверхности, имеют 90 147 геостационарных орбит 90 148 . Эти геостационарные спутники на высоте примерно 36 000 километров вращаются со скоростью, соответствующей вращению Земли, поэтому они кажутся неподвижными относительно поверхности Земли. Это позволяет спутникам непрерывно наблюдать и собирать информацию в определенных областях. Метеорологические спутники и спутники связи обычно имеют такие типы орбит. Из-за большой высоты некоторые геостационарные метеоспутники могут отслеживать погоду и модели облаков, охватывающие все полушарие Земли.

Многие платформы дистанционного зондирования предназначены для движения по орбите (в основном с севера на юг), что в сочетании с вращением Земли (с запада на восток) позволяет им покрывать большую часть земной поверхности за определенный период времени. Это околополярных орбит , названных так по наклону орбиты относительно линии, проходящей между Северным и Южным полюсами. Многие из этих спутниковых орбит также являются солнечно-синхронными , так что они охватывают каждую область мира в постоянное местное время суток, называемое .0147 местное солнечное время . На любой заданной широте положение солнца в небе при прохождении спутника над головой будет одинаковым в течение одного и того же сезона. Это обеспечивает стабильные условия освещения при получении изображений в определенное время года в течение последовательных лет или над определенной областью в течение ряда дней. Это важный фактор для отслеживания изменений между изображениями или для объединения соседних изображений вместе, поскольку их не нужно корректировать для различных условий освещения.

Большинство спутниковых платформ дистанционного зондирования сегодня находятся на околополярных орбитах, что означает, что спутник движется на север по одной стороне Земли, а затем к южному полюсу на второй половине своей орбиты. Они называются восходящими и нисходящими проходами соответственно. Если орбита также является солнечно-синхронной, восходящий проход, скорее всего, находится на затененной стороне Земли, а нисходящий — на освещенной солнцем стороне. Датчики, регистрирующие отраженную солнечную энергию, отображают только поверхность на нисходящем проходе, когда доступно солнечное освещение. Активные датчики, которые обеспечивают собственное освещение, или пассивные датчики, которые регистрируют испускаемое (например, тепловое) излучение, также могут отображать поверхность на восходящих проходах.

Когда спутник вращается вокруг Земли, датчик «видит» определенный участок земной поверхности. Область, отображаемая на поверхности, называется полосой . Ширина полос изображения для космических датчиков обычно варьируется от десятков до сотен километров. Поскольку спутник вращается вокруг Земли от полюса к полюсу, его положение с востока на запад не изменилось бы, если бы Земля не вращалась. Однако, если смотреть с Земли, кажется, что спутник смещается на запад, потому что Земля вращается (с запада на восток) под ним. Это кажущееся движение позволяет спутниковой полосе захватывать новая область с каждым последующим проходом . Орбита спутника и вращение Земли работают вместе, чтобы обеспечить полное покрытие поверхности Земли после того, как он завершит один полный цикл орбит.

Если мы начнем с любого случайно выбранного прохода по орбите спутника, орбитальный цикл будет завершен, когда спутник повторит свой путь, пройдя ту же точку на поверхности Земли непосредственно под спутником (называемую точкой надира ). ) во второй раз. Точная продолжительность орбитального цикла зависит от каждого спутника. Интервал времени, необходимый для того, чтобы спутник завершил свой орбитальный цикл, не совпадает с « период повторного посещения «. Используя управляемые датчики, спутниковый инструмент может просматривать область (вне надира) до и после того, как орбита проходит над целью, таким образом делая время «повторного посещения» меньше, чем время орбитального цикла. Повторное посещение период является важным соображением для ряда приложений мониторинга, особенно когда требуется частая визуализация (например, для мониторинга распространения разлива нефти или степени затопления).На околополярных орбитах районы в высоких широтах будут изображается чаще, чем экваториальная зона из-за увеличения перекрываются в соседних полосах по мере того, как орбитальные траектории сближаются вблизи полюсов.

Знаете ли вы?

«…прогноз предполагает рассеянные облака с возможностью дождя…»

…большинство изображений, которые вы видите в телевизионных прогнозах погоды, получены с геостационарных спутников. Это связано с тем, что они обеспечивают широкий охват погоды и моделей облачности в континентальном масштабе. Метеорологи (синоптики) используют эти изображения, чтобы определить, в каком направлении вероятны погодные условия. Высокая способность повторного охвата спутников с геостационарными орбитами позволяет им ежедневно собирать несколько изображений, чтобы можно было тщательно отслеживать эти схемы.

…спутникам иногда требуется корректировка их орбит. Из-за атмосферного сопротивления и других сил, возникающих, когда спутник находится на орбите, он может отклоняться от своей первоначальной орбитальной траектории. Чтобы поддерживать запланированную орбиту, наземный центр управления будет отдавать спутнику команды, чтобы вернуть его на правильную орбиту. Срок службы большинства спутников и их датчиков ограничен от нескольких до нескольких лет. Либо датчик перестанет функционировать должным образом, либо у спутника произойдет серьезное снижение орбиты, так что систему больше нельзя будет использовать.

Тест на ум

Какие преимущества имеют датчики, установленные на борту спутников, по сравнению с датчиками, установленными на самолетах? Есть ли недостатки, о которых вы можете подумать?
Ответ: …

Поскольку спутник на околополярной солнечно-синхронной орбите вращается вокруг Земли, спутник пересекает экватор примерно в одно и то же время по местному солнечному времени каждый день. Из-за орбитальной скорости все остальные точки земного шара проходятся немного раньше или позже этого времени. Для датчика в видимой части спектра, каковы будут преимущества и недостатки времени пересечения (местное солнечное время) а) рано утром, б) около полудня и в) в полдень?
Ответ: …

Викторина — ответ

Ответ 1: Датчики на борту спутников, как правило, могут «видеть» гораздо большую площадь земной поверхности, чем это было бы возможно с помощью датчика на борту самолета. Кроме того, поскольку они постоянно вращаются вокруг Земли, относительно легко собирать изображения на систематической и повторяющейся основе, чтобы отслеживать изменения с течением времени. Геометрия орбитальных спутников относительно Земли может быть рассчитана достаточно точно и облегчает корректировку изображений дистанционного зондирования с учетом их надлежащей географической ориентации и положения. Однако датчики самолетов могут собирать данные в любое время и над любой частью поверхности Земли (если это позволяют условия), в то время как спутниковые датчики ограничены сбором данных только в тех областях и в определенное время, продиктованное их конкретными орбитами. Также намного сложнее починить датчик в космосе, если возникнет проблема или неисправность!

Ответ 2: Раннее утреннее время пересечения будет иметь солнце под очень низким углом в небе и будет хорошо подчеркивать топографические эффекты, но приведет к большому количеству теней в областях высокого рельефа. Время пересечения около полудня будет иметь солнце в самой высокой точке неба и обеспечит максимальные и наиболее равномерные условия освещения. Это было бы полезно для поверхностей с низким коэффициентом отражения, но может вызвать насыщение датчика над поверхностями с высоким коэффициентом отражения, такими как лед. Кроме того, при таком освещении «зеркальное отражение» от гладких поверхностей может стать проблемой для интерпретаторов. Во второй половине дня условия освещения будут более умеренными. Однако явление, называемое солнечным нагревом (из-за нагрева поверхности солнцем), которое вызывает трудности с регистрацией отраженной энергии, в это время суток будет близко к максимуму.