Замороженная орбита
Замороженная орбита — орбита космического аппарата, на которой её естественный дрейф, возникающий из-за формы центрального тела, сведён к минимуму путем тщательного выбора параметров. Как правило, это орбита, на которой в течение длительного периода времени высота спутника в одной и той же точке остается близкой к постоянной. Изменения наклонения, положения апсид и эксцентриситета на замороженной орбите сведены к минимуму за счёт специального выбора начальных условий. Использование орбиты, остающейся замороженной на большом промежутке времени, сводит к минимуму использование топлива для поддержания траектории космического аппарата.
Предыстория и мотивация
Для большинства космических аппаратов изменения орбит вызваны сплющенностью Земли, гравитационным притяжением со стороны Солнца и Луны, давлением солнечного излучения и сопротивлением верхней атмосферы Земли. Такие воздействия называются возмущающими силами. Чтобы удержать космический аппарат на желаемой орбите им необходимо противодействовать включением корректирующих двигателей. Так для геостационарного спутника требуются корректирующие маневры, обеспечивающие противодействие силам притяжения со стороны Солнца и Луны, которые смещают плоскость орбиты от экваториальной плоскости Земли.
Для солнечно-синхронных космических аппаратов может быть использовано преднамеренное смещение плоскости орбиты, называемое прецессией. Для таких миссий используется почти круговая орбита высотой 600—900 км. Соответствующий наклон (97,8-99,0 градуса) выбирается таким образом, чтобы прецессия плоскости орбиты была равна скорости движения Земли вокруг Солнца, примерно на 1 градус в сутки.
В результате на каждой орбите космический аппарат будет проходить над точками на Земле, в которых время суток одинаково. Например, если орбита перпендикулярна направлению на Солнце, то космический аппарат всегда будет проходить над точками, в которых 6 часов утра на северном участке и 6 часов вечера на южном участке, или наоборот. Такая орбита называется орбитой Рассвет-Закат. В качестве альтернативы, если Солнце находится в плоскости орбиты, то космический аппарат всегда будет проходить над местами, где сейчас полдень, на северном участке, и местами, где сейчас полночь, на южном участке (или наоборот). Они называются орбитами Полдень-Полночь. Такие орбиты предпочтительны для многих миссий по наблюдению Земли, таких как прогноз погоды, получение изображений и картографирование.
Возмущающая сила, вызванная сплющенностью Земли, в целом действует не только плоскость орбиты, но и на вектор эксцентриситета орбиты. Однако существует почти круговая орбита, для которой нет вековых или долгопериодических возмущений вектора эксцентриситета, но имеются только периодические возмущения с периодом, равным периоду орбиты. Тогда такая орбита является идеально периодической, с точностью до прецессии плоскости орбиты, и поэтому она называется замороженной орбитой. Такая орбита зачастую оказывается предпочтительной для миссии по наблюдению Земли, в ходе которой предполагается проводить повторные наблюдения за одним и тем же районом Земли в максимально постоянных условиях наблюдения.
Европейские спутники наблюдения за Землёй ERS-1, и Envisat эксплуатируются на солнечно-синхронных замороженных орбитах.
Лунные замороженные орбиты
Изучая многие спутники, находящиеся на лунной орбите, ученые обнаружили, что большинство низких лунных орбит неустойчивы. Были определены четыре замороженные лунные орбиты с наклонениями 27°, 50°, 76° и 86°. НАСА это так разъяснило в 2006 году:
- Лунные масконы делают большинство низких лунных орбит неустойчивыми… Когда спутник проходит в 50 или 60 милях над головой, масконы тянут его вперед, назад, влево, вправо или вниз, причём точное направление и величина притяжения зависят от траектории спутника. При отсутствии каких-либо периодических воздействий со стороны бортовых двигателей для коррекции орбиты, большинство спутников, запущенных на низкие лунные орбиты (менее 60 миль или 100 км), в конечном итоге врежутся в Луну. … [Существует] ряд замороженных орбит, на которых космический корабль может оставаться на низкой лунной орбите неопределенное время. Они имеют место при четырех наклонениях: 27°, 50°, 76°, и 86°" — последний находится почти над лунными полюсами. Орбита относительно долгоживущего субспутника миссии Apollo 15 имела наклонение 28°, что оказалось близким к наклону одной из замороженных орбит, но менее удачливый субспутник имел орбитальное наклонение всего 11°.
Это заготовка статьи. Помогите Википедии, дополнив её. |
Примечания
- Eagle, C. David. Frozen Orbit Design. Orbital Mechanics with Numerit. Дата обращения: 5 апреля 2012. Архивировано из оригинала 21 ноября 2011 года.
- Chobotov, Vladimir A. Orbital Mechanics. — 3rd. — [англ.], 2002. — P. 221.
Ссылки
- Eagle, C. David. Frozen Orbit Design
- Chobotov, Vladimir A. (2002). Orbital Mechanics (3rd ed.). American Institute of Aeronautics and Astronautics. p. 221.
- A.Elipe, M.Lara Frozen Orbits About the Moon // JGCD. 2003. Vol.26. No.2. p.238 — 243.
- Bell, Trudy E. (November 6, 2006). Phillips, Tony (ed.). Bizarre Lunar Orbits
- Dirk Brouwer Solution of the Problem of the Artificial Satellite Without Drag // Astronomical Journal, 64 (1959)
- Mats Rosengren Improved technique for Passive Eccentricity Control (AAS 89-155)" Advances in the Astronautical Sciences. 1989. Vol. 69. AAS/NASA.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Замороженная орбита, Что такое Замороженная орбита? Что означает Замороженная орбита?
Zamorozhennaya orbita orbita kosmicheskogo apparata na kotoroj eyo estestvennyj drejf voznikayushij iz za formy centralnogo tela svedyon k minimumu putem tshatelnogo vybora parametrov Kak pravilo eto orbita na kotoroj v techenie dlitelnogo perioda vremeni vysota sputnika v odnoj i toj zhe tochke ostaetsya blizkoj k postoyannoj Izmeneniya nakloneniya polozheniya apsid i ekscentrisiteta na zamorozhennoj orbite svedeny k minimumu za schyot specialnogo vybora nachalnyh uslovij Ispolzovanie orbity ostayushejsya zamorozhennoj na bolshom promezhutke vremeni svodit k minimumu ispolzovanie topliva dlya podderzhaniya traektorii kosmicheskogo apparata Predystoriya i motivaciyaDlya bolshinstva kosmicheskih apparatov izmeneniya orbit vyzvany splyushennostyu Zemli gravitacionnym prityazheniem so storony Solnca i Luny davleniem solnechnogo izlucheniya i soprotivleniem verhnej atmosfery Zemli Takie vozdejstviya nazyvayutsya vozmushayushimi silami Chtoby uderzhat kosmicheskij apparat na zhelaemoj orbite im neobhodimo protivodejstvovat vklyucheniem korrektiruyushih dvigatelej Tak dlya geostacionarnogo sputnika trebuyutsya korrektiruyushie manevry obespechivayushie protivodejstvie silam prityazheniya so storony Solnca i Luny kotorye smeshayut ploskost orbity ot ekvatorialnoj ploskosti Zemli Dlya solnechno sinhronnyh kosmicheskih apparatov mozhet byt ispolzovano prednamerennoe smeshenie ploskosti orbity nazyvaemoe precessiej Dlya takih missij ispolzuetsya pochti krugovaya orbita vysotoj 600 900 km Sootvetstvuyushij naklon 97 8 99 0 gradusa vybiraetsya takim obrazom chtoby precessiya ploskosti orbity byla ravna skorosti dvizheniya Zemli vokrug Solnca primerno na 1 gradus v sutki V rezultate na kazhdoj orbite kosmicheskij apparat budet prohodit nad tochkami na Zemle v kotoryh vremya sutok odinakovo Naprimer esli orbita perpendikulyarna napravleniyu na Solnce to kosmicheskij apparat vsegda budet prohodit nad tochkami v kotoryh 6 chasov utra na severnom uchastke i 6 chasov vechera na yuzhnom uchastke ili naoborot Takaya orbita nazyvaetsya orbitoj Rassvet Zakat V kachestve alternativy esli Solnce nahoditsya v ploskosti orbity to kosmicheskij apparat vsegda budet prohodit nad mestami gde sejchas polden na severnom uchastke i mestami gde sejchas polnoch na yuzhnom uchastke ili naoborot Oni nazyvayutsya orbitami Polden Polnoch Takie orbity predpochtitelny dlya mnogih missij po nablyudeniyu Zemli takih kak prognoz pogody poluchenie izobrazhenij i kartografirovanie Vozmushayushaya sila vyzvannaya splyushennostyu Zemli v celom dejstvuet ne tolko ploskost orbity no i na vektor ekscentrisiteta orbity Odnako sushestvuet pochti krugovaya orbita dlya kotoroj net vekovyh ili dolgoperiodicheskih vozmushenij vektora ekscentrisiteta no imeyutsya tolko periodicheskie vozmusheniya s periodom ravnym periodu orbity Togda takaya orbita yavlyaetsya idealno periodicheskoj s tochnostyu do precessii ploskosti orbity i poetomu ona nazyvaetsya zamorozhennoj orbitoj Takaya orbita zachastuyu okazyvaetsya predpochtitelnoj dlya missii po nablyudeniyu Zemli v hode kotoroj predpolagaetsya provodit povtornye nablyudeniya za odnim i tem zhe rajonom Zemli v maksimalno postoyannyh usloviyah nablyudeniya Evropejskie sputniki nablyudeniya za Zemlyoj ERS 1 i Envisat ekspluatiruyutsya na solnechno sinhronnyh zamorozhennyh orbitah Lunnye zamorozhennye orbityIzuchaya mnogie sputniki nahodyashiesya na lunnoj orbite uchenye obnaruzhili chto bolshinstvo nizkih lunnyh orbit neustojchivy Byli opredeleny chetyre zamorozhennye lunnye orbity s nakloneniyami 27 50 76 i 86 NASA eto tak razyasnilo v 2006 godu Lunnye maskony delayut bolshinstvo nizkih lunnyh orbit neustojchivymi Kogda sputnik prohodit v 50 ili 60 milyah nad golovoj maskony tyanut ego vpered nazad vlevo vpravo ili vniz prichyom tochnoe napravlenie i velichina prityazheniya zavisyat ot traektorii sputnika Pri otsutstvii kakih libo periodicheskih vozdejstvij so storony bortovyh dvigatelej dlya korrekcii orbity bolshinstvo sputnikov zapushennyh na nizkie lunnye orbity menee 60 mil ili 100 km v konechnom itoge vrezhutsya v Lunu Sushestvuet ryad zamorozhennyh orbit na kotoryh kosmicheskij korabl mozhet ostavatsya na nizkoj lunnoj orbite neopredelennoe vremya Oni imeyut mesto pri chetyreh nakloneniyah 27 50 76 i 86 poslednij nahoditsya pochti nad lunnymi polyusami Orbita otnositelno dolgozhivushego subsputnika missii Apollo 15 imela naklonenie 28 chto okazalos blizkim k naklonu odnoj iz zamorozhennyh orbit no menee udachlivyj subsputnik imel orbitalnoe naklonenie vsego 11 Eto zagotovka stati Pomogite Vikipedii dopolniv eyo Eto primechanie po vozmozhnosti sleduet zamenit bolee tochnym PrimechaniyaEagle C David Frozen Orbit Design neopr Orbital Mechanics with Numerit Data obrasheniya 5 aprelya 2012 Arhivirovano iz originala 21 noyabrya 2011 goda Chobotov Vladimir A Orbital Mechanics 3rd angl 2002 P 221 SsylkiEagle C David Frozen Orbit Design Chobotov Vladimir A 2002 Orbital Mechanics 3rd ed American Institute of Aeronautics and Astronautics p 221 A Elipe M Lara Frozen Orbits About the Moon JGCD 2003 Vol 26 No 2 p 238 243 Bell Trudy E November 6 2006 Phillips Tony ed Bizarre Lunar Orbits Dirk Brouwer Solution of the Problem of the Artificial Satellite Without Drag Astronomical Journal 64 1959 Mats Rosengren Improved technique for Passive Eccentricity Control AAS 89 155 Advances in the Astronautical Sciences 1989 Vol 69 AAS NASA
