Орбиты связных космических аппаратов

Орбиты космических аппаратов (КА) классифицируются: по форме, периодичности прохождения (КА) над точками земной поверхности и наклонению.

По форме различают следующие типы орбит:

- Круговые — трудно реализуемые на практике и требующие частой коррекции с помощью бортовых корректирующих двигателей КА;

- Близкие к круговым. Это наиболее распространенный тип орбит в системах спутниковой связи. На таких орбитах высоты апогея (Н_а) и перигея (Н_п) различаются на несколько десятков километров;

- Эллиптические. Н_а и Н_п могут значительно различаться (например, Н_а = = 38000—40000 км, Н_п=400—500 км). Такие орбиты также широко применяются в системах спутниковой связи (рис. 3);

- Геостационарные. Это — круговые экваториальные орбиты с периодом обращения спутника, равным периоду обращения Земли (Т= 23 ч 56 мин 4 сек). На такой орбите КА располагается на высоте Н_а= Н_п =36000 км и находится по­стоянно над определённой точкой экватора Земли. Космические аппараты, находящиеся на геостационарной орбите, имеют большую площадь обзора Земли, что позволяет с успехом использовать их в системах персональной спутниковой связи (рис. 3);

- Параболические и гиперболические. Применяются, как правило, при изучении планет Солнечной системы.

Рис. 3. Эллиптическая орбита связного спутника

По периодичности прохождения КА над точками земной поверхности различают следующие типы орбит:

- Синхронные. Они, в свою очередь, подразделяются на синхронные изомаршрутные и синхронные квазиизомаршрутные. Изомаршрутные орбиты характеризуются тем, что проекции орбиты КА на земную поверхность (трассы) совпадают ежесуточно. Квазиизомаршрутные орбиты характеризуются тем, что проекции орбиты КА на земную поверхность совпадают один раз в несколько суток

- Несинхронные. Характеризуются тем, что трассы, соответствующие любым двум оборотам КА вокруг Земли, не совпадают.

Под наклонением орбиты i понимается угол между плоскостями экватора Земли и орбиты КА (см. рис. 3). Наклонение отсчитывается от плоскости экватора до плоскости орбиты против часовой стрелки. Оно может изменяться от 0 до 180°.

В зависимости от наклонения различают следующие типы орбит:

- Прямые (i<90°)

- Обратные (i>90°)

- Полярные (i=90°)

- Экваториальные (i=0° или i=180°).

При i=0 КА движется по направлению вращения Земли с запада на восток, при i=180° КА движется против направления вращения Земли с востока на запад. Значению i=0 соответствуют геостационарные (круговые экваториальные) орбиты (рис. 4).

Рис. 4. Геостационарная орбита спутника-ретранслятора

Прецессия орбиты КА

Несферичность Земли и неравномерность распределения её массы, а также силы притяжения Луны и Солнца приводят к прецессии плоскости орбиты КА, что влечёт за собой прецессию линии апсид (линии, соединяющей апогей и перигей) орбиты. При этом скорость названных выше прецессий зависит от формы орбиты, высоты апогея и перигея, а также от наклонения. Прецессия плоскости орбиты приводит к смещению восходящего и нисходящего узлов относительно первоначального положения (в момент вывода КА на орбиту).

Значение прецессии плоскости орбиты КА зависит в основном от напряжённости гравитационного поля Земли. Увеличение напряжённости приводит к «спрямлению» орбиты вблизи экватора за счёт увеличения скорости движения КА в направлении экватора. При этом КА, движущийся по прямой орбите, начинает отклоняться влево по ходу движения, а КА, движущийся по обратной орбите, — вправо.

Таким образом, в первом случае плоскость орбиты прецессирует в западном направлении, а во втором случае — в восточном. Плоскости полярных орбит (имеющих наклонение i= 90°) не прецессируют.

Поиск по сайту: