Поздравляем: возможно, вы - новая космическая нация, стремящаяся разместить новый блестящий груз вокруг планеты Земля. Вы собрали технические ноу-хау и хотите разорвать неприветливые узы и вступить в эксклюзивный клуб, в котором пока только 14 стран, способных к космическим полетам. Теперь большой вопрос: какую орбиту выбрать?
Добро пожаловать в удивительный мир орбитальной механики. Конечно, спутники на орбите должны следовать законам движения Ньютона, так как они постоянно «падают» вокруг Земли, не ударяясь о нее. Но это потребует затрат топлива и технической сложности для достижения различных типов орбит. Однако разные типы орбит можно использовать для достижения разных целей.
Первой искусственной луной, которая была выведена на околоземную орбиту, был спутник 1, запущенный 4 октябряго, 1957. Но еще до рассвета космической эры такие провидцы, как футурист и писатель-фантаст Артур Кларк, осознали ценность размещения спутника на геосинхронной орбите, расположенной примерно на 35 786 километрах над поверхностью Земли. Размещение спутника на такой орбите удерживает его в «стопе», когда Земля вращается под ним один раз каждые двадцать четыре часа.
Вот некоторые из наиболее распространенных орбит, на которые ориентируются современные спутники, и их использование:
Низкая околоземная орбита (LEO): размещение спутника на высоте 700 км над поверхностью Земли, движущегося со скоростью 27 500 км в час, приведет к тому, что он будет вращаться вокруг Земли один раз каждые 90 минут. Международная космическая станция находится именно на такой орбите. Спутники в LEO также подвержены атмосферному сопротивлению и должны периодически повышаться. Запуск с экватора Земли дает вам начальный свободный максимальный импульс в 1670 км / час на орбиту на восток. Между прочим, высокая орбита наклона 52 градуса МКС является компромиссом, который гарантирует, что она достижима с различных стартовых площадок по всему миру.
Низкая околоземная орбита также становится переполненной космическим мусором, и такие инциденты, как успешное испытание Китаем противоспутниковой ракеты 2007 года и столкновение Иридиума-33 и несуществующего спутника Космос-2251 в 2009 году, привели к тому, что на низкую околоземную орбиту попали тысячи дополнительных деталей. мусора и не очень помогли ситуации. Поступали призывы сделать технологию ретрансляции стандартом на будущих спутниках, и это станет первостепенным с появлением скоплений нано и CubeSats в LEO.
Синхронная солнечная орбита: это сильно наклоненная ретроградная орбита, которая гарантирует, что угол освещения Земли ниже постоянен на нескольких проходах. Хотя для достижения солнечно-синхронной орбиты требуется немалое количество энергии - плюс сложный маневр развертывания, известный как «собачья нога», - этот тип орбиты желателен для миссий наблюдения Земли. Это также фаворит для шпионских спутников, и вы заметите, что многие страны, стремящиеся установить свои первые спутники, будут использовать заявленную цель «наблюдения Земли» для создания собственных спутников-шпионов.
Орбита Молины: высоко наклонная эллиптическая орбита, спроектированная русскими, для завершения орбиты Молины требуется 12 часов, нахождение спутника над одним полушарием на 2/3 его орбиты и возврат его обратно в ту же географическую точку один раз каждые 24 часа.
Полусинхронная орбита: 12-часовая эллиптическая орбита, подобная орбите Молиины, полусинхронная орбита предпочитается спутниками глобального позиционирования.
Геосинхронная орбита: вышеупомянутая точка 35 786 км над поверхностью Земли, где спутник остается фиксированным на определенной долготе.
Геостационарная орбита: Разместите спутник GEO на орбите с орбитой нулевого градуса, и он считается геостационарным. Также иногда называемое орбитой Кларка, это местоположение чрезвычайно стабильно, и размещенные там спутники могут оставаться на орбите в течение миллионов лет.
В 2012 году был запущен спутник EchoStar XVI в направлении GEO с диском временной капсулы Последние картинки только по этой причине. Вполне возможно, что через миллионы лет сателлиты GEO могут стать главными артефактами, оставшимися от цивилизации начала XX / XXI века.
Точки орбиты Лагранжа: математик 18-го века Джозеф-Луи Лагранж сделал наблюдение, что в любой системе трех тел существует несколько устойчивых точек. Названные точками Лагранжа, эти локации служат отличными устойчивыми позициями для размещения обсерваторий. Солнечная гелиосферная обсерватория (SOHO) расположена в точке L1, чтобы предоставить ей непрерывный вид на Солнце; Космический телескоп Джеймса Уэбба в 2018 году связан с точкой L2 за Луной. Чтобы оставаться на станции около точки Лагранжа, спутник должен выйти на орбиту Лиссажу или Гало вокруг воображаемой точки Лагранжа в космосе.
У всех этих орбит есть свои плюсы и минусы. Например, атмосферное сопротивление не является проблемой на геосинхронной орбите, хотя для ее достижения требуется несколько ускорений и маневров с переносом орбиты. И, как и в любом плане, сложность также увеличивает вероятность того, что что-то не получится, и спутник окажется на неправильной орбите. Миссия России по Фобос-Грунту постигла именно такая участь после запуска в 2011 году, когда ее верхняя ступень Фрегата не работала должным образом, высадив межпланетный космический корабль на околоземную орбиту. 15 января Фобос-Грант потерпел крушение на Земле над южной частью Тихого океанаго, 2012.
Космос - сложный бизнес, и необходимо правильно расположить его на правильной орбите!
- Ищете спутники с вашего заднего двора? Отличный онлайн-ресурс для начала в Heavens-Above.
