Geoszinkron pálya
A geoszinkron pálya olyan műholdpálya , amelyben a Föld körüli keringési idő pontosan egybeesik a Föld forgási időszakával ( oldalirányú nap ); a műhold a Föld forgásával szinkronban kerüli meg a Földet , de nem feltétlenül szinkronban minden időpontban. Mivel a szinkronitás nem feltétlenül vonatkozik a pálya minden időpontjára, a e 0 excentricitású műhold átmenetileg vezethet vagy késhet oldalirányban egy megfigyelő számára a földfelszínen, és felfelé vagy lefelé ereszkedhet a pálya dőlésszöge miatt ( 0 °). A geostacionárius pálya különleges esetére (pálya dőlés = 0 ° és excentricitás = 0) azonban egy műhold mindig ugyanabban a pontban van az égen a megfigyelő számára.
Mivel az utazás előtti és utáni, valamint a felfelé és lefelé irányuló mozgások nagyon érzékenyen reagálnak a pálya dőlésének és excentricitásának zavaraira, a nap és a hold gravitációs hatásai és a föld gravitációs mezőjének anizotrópiája által okozott keringési zavarok különösen érzékelhetők a geoszinkronban. pályák. Az ott elhelyezett műholdaknak üzemanyagra van szükségük a keringési zavarok kijavításához . Már csak emiatt is csak korlátozott élettartamúak .
A geostacionárius műholdak használata elsősorban a kommunikáció területén történik , de az időjárási műholdak is kihasználják ezt a pályát.
Orbit osztályok
A geoszinkron pályák hajlásszöge 0 ° (geostacionárius) és 90 ° ( poláris pálya ) között 180 ° ( retrográd , azaz a föld forgásának ellenforgatása).
Ferde pálya
A dőlés eltér a 0 ° -tól, tehát a pályára hajló geoszinkron pálya, az angol ferde geoszinkron pálya (IGSO) .
A pálya dőlésszögétől vagy dőlésszögétől függően megkülönböztetünk:
- Az alacsony dőlésű pályákat ferde pályának nevezik, és a korábbi geostacionárius kommunikációs műholdak használják élettartamuk meghosszabbítására, amikor üzemanyag -tartalékaik majdnem kimerültek . Mivel azonban az égen elfoglalt helyzetük ingadozik, az ilyen műholdak csak professzionális antennákkal, antennakövetéssel vehetők.
- A Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) egy négy műholdból álló rendszer, amelyet Japán műholdas navigációs rendszereinek fejlesztésére használnak. A műholdak 45 ° -os ferde pályán állnak 0,09 excentricitással és 270 ° -os perigee szöggel ( perigee érve ) nyolc órán keresztül, szinte függőlegesen a sziget felett.
- A nagy dőlésű, erősen elliptikus pályákat tundra pályáknak is nevezik .
Geostacionárius pálya
A keleti forgásirányú és 0 ° -os dőlésszögű körpálya különleges esetét geostacionáriusnak nevezzük. A pálya sebessége mindig 3,075 kilométer másodpercenként (11 070 km / h), a pálya sugara pedig 42 164 km. A 6337 km -es egyenlítői sugár kivonása után ez körülbelül 35 786 km távolságnak felel meg a Föld felszínétől.
A Földről nézve úgy tűnik, hogy egy geostacionárius műhold mozdulatlanul áll az égen ("álló"), mert ugyanolyan szögsebességgel mozog, mint a Földi megfigyelő. Emiatt ezt a pályát széles körben használják televíziós és kommunikációs műholdak számára. A földön lévő antennák rögzíthetők egy adott pontra, és minden műhold mindig ugyanazt a földterületet fedi le. Ezek a műholdak azonban általában antennáikat az egyes régiókra ( lefedettségi zónákra ) összpontosítják , így a jeleket általában csak a sugárzott területeken lehet fogadni.
Képletek
Annak érdekében, hogy egy tömegű test a szögsebességgel egy körpályán a sugara , a centripetális erő a szilárdság
szükséges. Egy bolygó körüli körpályán a gravitáció megközelítőleg az egyetlen hatékony erő. Távolról - a bolygó közepétől kiindulva - használhatja a képletet
ki kell számítani. Ez jelöli a gravitációs állandó , és a tömege a bolygó.
Mivel a gravitáció az egyetlen erő, amely a testet a körúton tartja, értékének meg kell felelnie a centripetális erőnek. Tehát a következő érvényes:
A beillesztésével az eredmény:
Megoldás ad:
A szögfrekvencia a forgás időszakából származik :
A képletbe illesztve a következőket kapjuk :
Ez a képlet most határozza meg a vizsgált bolygó középpontjából kiinduló tömegközéppont geostacionárius pályájának sugarát.
Annak érdekében, hogy megkapjuk a pálya távolságát a bolygó felszínétől - például egy geostacionárius műhold magasságát a Föld felszíne felett - ki kell vonni a sugárát az eredményből. Tehát nálunk van:
ahol a bolygó sugarát jelöli.
Ha a bolygónak van műholdja (pl. Holdja) ismert pályaadatokkal, akkor a Kepler harmadik törvénye is használható alternatívaként
műholdra és geostacionárius műholdra vonatkoznak.
A szárazföldi műhold példájában a Föld holdjának keringési adatai használhatók (pálya időtartama T hold ≈ 655 h, a holdpálya r félholdja r hold ≈ 384 000 km, T Szo = 23 óra 56 perc). A geostacionárius műhold keringési sugarára megoldva, amely a körpálya miatt egyenlő a pálya sugarával, ez azt eredményezi:
A bolygó felszíne feletti magasságot, itt a földet, ismét úgy kapjuk meg, hogy levonjuk a bolygó sugarát.
sztori
A geostacionárius műhold ötletét először Herman Potočnik publikálta 1928 -ban, a The Problem of Navigating Space - The Rocket Motor című könyvében .
1945 -ben Arthur C. Clarke sci -fi író javasolta a műholdak geostacionárius pályára állítását. Világméretű rádiókommunikációra lenne lehetőség három műholddal, egyenként 120 ° -os eltolással. Feltételezte, hogy műholdakat lehet elhelyezni a következő 25 évben. A Syncom 2 geoszinkron pályáján 1963 -ban és a Syncom 3 geostacionárius pályán 1964 -ben ötlete sokkal gyorsabban, mintegy 19 év után valósult meg.
A jobb oldali kép azt a diagramot mutatja, amelyen Clarke először bemutatta ötleteit a nyilvánosság számára a Wireless World magazinban .
Lásd még
web Linkek
- Műhold pályája a GEO -ban ( Memento 2009. március 2 -tól az Internet Archívumban )
- Könyvszkennelés: A térben való navigálás problémája. A rakéta motorja. írta Herman Potočnik más néven Hermann Noordung. megtekinthető: 2020. január 21