Nap szinkron pályája

Nap szinkron pályája (zöld)

Ahogy a nap -synchronous pályán vagy nap-szinkron pályára (szintén nap szinkron pályán , rövidítve  SSO ) nevezzük pályára körül bolygó , amelynek pályasík megy azonos forgási változást a bekarikázott bolygók körül a nap . Ennek eredményeképpen a pályasík rögzített szöggel rendelkezik a bolygó-nap vonalhoz képest.

A Föld számára ez azt jelenti, hogy a műhold pályasíkja egy év alatt egyszer forog a Föld körül (a Föld keringési periódusa a Nap körül).

Egy bolygószinkron pálya a Nap körül , pl. B. a Lagrange -pontok által megadott pályán.

tulajdonságait

Interferencia nélkül egy műhold állandó szögmomentummal kerüli meg a Földet egy síkban, amely helyhez kötött (lila görbe a fenti ábrán). A föld lapulása azonban nyomatékot fejt ki, és az emelkedő csomópont jobb felemelkedésének eltolódásához vezet . A Föld forgása ellen keringő pályákon (azaz  90 ° -nál nagyobb dőlésszög ) ez a precesszió ugyanabban az irányban hat , mint a Föld forgása .

Minél nagyobb a precesszió, annál kisebb a dőlésszög és a repülési magasság (lásd az alábbi számítást). A dőlésszög és a magasság megfelelő megválasztásával a pálya éppen annyira eltolódik, hogy évente egyszer megfordul a Föld körül (zöld görbe a fenti ábrán).

Napszinkron pálya a felszálló csomópont helyzetével és rögzített átrepülési időkkel, pl. B. É 60 ° É 21 órakor és 12 órakor.

Egyszeri bejelentkezés esetén a műhold pályasíkja mindig ugyanazon a helyi időben halad át a bolygó felszínének egy pontján , ha a hely földrajzi szélessége azon a területen belül van, amelyet a pálya dőlése korlátoz. Az átrepülés állandó helyi ideje miatt a különböző napok megfigyelései könnyen összehasonlíthatók egymással, mivel a napsugarak hasonló beesési szögével (nem: azonos beesési szög ...; a további befolyás miatt az évszakok a nap helyzetén) a felületek tükröződése alig változik.

Új műholdpálya -elemként az emelkedő csomópont helyi ideje (angolul Local Time of Ascending Node , LTAN) határozza meg a túlrepülés helyi idejét.

Ha a műhold a szürkületi zóna mentén mozog (reggeli vagy esti óra, angol alkonyat ), 9 óra LTAN-on, az objektumok magassága az optikai felvételek árnyékának hosszából határozható meg. Ha a műhold úgy kerüli meg a Földet, hogy nem halad át a föld árnyékán (körülbelül 6 óra LTAN, hajlásszöge nagyobb, mint 101,45 °), akkor a napelemek folyamatosan elláthatják energiával . A fedélzeti elemekre ekkor csak az indítási fázisban vagy a pozícióvezérlés elvesztése esetén van szükség.

Alkalmazási példák:

• Időjárási műholdak , például TIROS , Nimbus , DMSP , METOP
• Földkutató műholdak , például Landsat , ERS , Sentinel-2
• Solar megfigyelő műholdak , mint például ACRIMSat , TRACE , Hinode
• Kutatási műholdakat , például DLR-TUBSAT
• néhány űrteleszkóp, például az infravörös csillagászati ​​műhold , a széles látókörű infravörös felmérő .

számítás

A szinkronpálya magassága és dőlésszöge

A keringési sebesség függvénye a szövedék magasságától

A napszinkron pálya precesszióját a következőképpen számítják ki: ${\ displaystyle \ omega _ {p}}$

${\ displaystyle \ omega _ {p} = {\ frac {3} {2}} \ left ({\ frac {a} {r}} \ right) ^ {2} J_ {2} \, \ omega \ cos én}$

val vel:

• a Föld sugara az Egyenlítőnél (6378 km)${\ displaystyle a}$
• a műhold pályájának sugara${\ displaystyle r}$
• a földpotenciál tágulási együtthatója${\ displaystyle J_ {2}}$ (1,082 × 10 ^-3 ); leírja a Föld tömegét az Egyenlítőnél, ami a precessziót és a felmenő csomópont jobb felemelkedésének elmozdulását okozza.
• A szögsebessége a műhold${\ displaystyle \ omega}$
• a hajlam .${\ displaystyle i}$

Ha figyelembe vesszük a függését az orbitális sebesség a pályán sugara (második szám), a kapcsolat a dőlés és Pályamagaság látható az első ábrán eredmények : ${\ displaystyle v (r)}$ ${\ displaystyle v = \ omega (r) \ cdot r}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle ra}$

• 96 ° -os dőlésnél a keringési szög nyomatéka nagyon kicsi; a műholdnak 100 km -nél alacsonyabb SSE -n kellene keringnie a Föld körül. A Föld légköréből származó zavarok erős hatást fejtenek ki ezen az alacsony pályán . Ezért az ilyen kis dőlésű (és akár 6000 km magasságban lévő) SSE pályáknak nincs gyakorlati jelentőségük.
• Ehelyett a földmegfigyelő műholdak 98 ° és 99 ° közötti dőlésszögben repülnek, mert a hozzá tartozó 650–900 km magasság jó kompromisszum a Föld légköréből származó interferencia és a földön megfigyelhető tárgyak közötti távolság között. Ha ezeket az értékeket beilleszti a fenti képletbe, és átrendezi (vagy leolvassa a második diagramból), akkor körülbelül 7,5 km / s forgási sebességet kap egy reális napszinkron pályán, ami kb. 14,5 keringésnek felel meg a Föld körül naponta vagy kb. 1:40 óra ciklusonként.${\ displaystyle \ omega}$

Lásd még

• Poláris pálya : áthalad a pólusokon, 90 ° -os dőlésszöggel, de nem feltétlenül szinkronban a nappal

Egyéni bizonyíték

1. ↑ http://design.ae.utexas.edu/mission_planning/mission_resources/orbital_mechanics/Sun_Synchronous_Orbits.pdf

web Linkek

• Hillhouse, James D. (1999): "Nap szinkron pályái a Föld Napenergia Műholdas Rendszere számára" (pdf, eng; 32 kB)
• Ismeretlen (1999): "Orbital Mechanics with Numerit - Sun -synchronous Orbit Design" (pdf, eng; 14 kB)