Космический корабль выходит на орбиту, когда его центростремительное ускорение силы тяжести меньше или равно центробежному ускорению, обусловленному горизонтальной составляющей его скорости. Для низкой околоземной орбиты эта скорость составляет около 7,8 км/с (28 100 км/ч; 17 400 миль в час); [2] напротив, самая высокая скорость самолета с экипажем, когда-либо достигнутая (исключая скорости, достигнутые при сходе с орбиты космического корабля), составила 2,2 км / с (7900 км / ч; 4900 миль в час) в 1967 году на самолете North American X-15 . [3] Энергия, необходимая для достижения околоземной орбитальной скорости на высоте 600 км (370 миль), составляет около 36 МДж /кг, что в шесть раз превышает энергию, необходимую просто для набора высоты на соответствующую высоту. [4]
Космический корабль с перигеем ниже примерно 2000 км (1200 миль) подвергается торможению со стороны атмосферы Земли, [5] что уменьшает высоту орбиты. Скорость распада орбиты зависит от площади поперечного сечения и массы спутника, а также от изменений плотности воздуха в верхних слоях атмосферы. Ниже примерно 300 км (190 миль) распад становится более быстрым, а время жизни измеряется днями. Как только спутник опустится на высоту 180 км (110 миль), у него останется всего несколько часов, прежде чем он испарится в атмосфере. [6] Скорость отрыва , необходимая для полного освобождения от гравитационного поля Земли и перемещения в межпланетное пространство, составляет около 11,2 км/с (40 300 км/ч; 25 100 миль в час). [7]
скорость объекта в определенном направлении. Поскольку скорость определяется как вектор , для ее определения необходимы как скорость, так и направление.
Типы
Ниже приводится список различных классификаций геоцентрических орбит.
Классификации высот
Области низкой (голубой) и средней (желтый) околоземной орбиты в масштабе. Черная пунктирная линия — геостационарная орбита. Зеленая пунктирная линия — это орбита длиной 20 230 км, используемая для спутников GPS .
Геоцентрические орбиты высотой от 160 км (100 миль) до 2000 км (1200 миль) над средним уровнем моря . На высоте 160 км один оборот занимает примерно 90 минут, а круговая орбитальная скорость составляет 8 км/с (26 000 футов/с).
Геоцентрическая круговая орбита высотой 35 786 км (22 236 миль). Период обращения равен одним сидерическим суткам , совпадающим с периодом вращения Земли. Скорость составляет примерно 3 км/с (9800 футов/с).
Геоцентрические орбиты с высотой в апогее выше, чем у геостационарной орбиты. Особым случаем высокой околоземной орбиты является сильно эллиптическая орбита , где высота в перигее составляет менее 2000 км (1200 миль). [9]
Спутник, проходящий над обоими полюсами планеты или почти над ними при каждом обороте. Следовательно, его наклон составляет (или очень близок к этому) 90 градусов .
Почти полярная орбита , которая проходит экватор в одно и то же местное время при каждом прохождении . Полезно для спутников, производящих снимки, поскольку тени будут одинаковыми при каждом проходе.
Эту траекторию необходимо использовать для запуска межпланетного зонда от Земли, поскольку именно превышение скорости убегания меняет его гелиоцентрическую орбиту по сравнению с орбитой Земли.
Захват траектории
Это зеркальное отражение траектории бегства; объект, движущийся с достаточной скоростью и не направленный прямо на Землю, будет двигаться к ней и ускоряться. При отсутствии импульса тормозного двигателя для вывода его на орбиту он будет следовать по траектории отхода после перицентра.
«Орбита» с эксцентриситетом, точно равным 1. Скорость объекта равна скорости убегания , поэтому он выйдет из-под гравитационного притяжения Земли и продолжит двигаться со скоростью (относительно Земли), замедляющейся до 0. Космический корабль, запущенный с Земли с этой скоростью улетел бы на некоторое расстояние от него, но следовал бы за ним вокруг Солнца по той же гелиоцентрической орбите . Возможно, но маловероятно, что приближающийся к Земле объект сможет следовать по параболической траектории захвата, но скорость и направление должны быть точными.
Точки либрации объектов , вращающихся вокруг Земли, находятся на 105 градусах западной долготы и 75 градусах восточной долготы. В этих двух точках собрано более 160 спутников. [10]
Орбита, сочетающая высоту и наклонение таким образом, что спутник проходит над любой заданной точкой поверхности планеты в одно и то же местное солнечное время . Такая орбита может обеспечить постоянное солнечное освещение спутника и полезна для спутников изображений, шпионажа и погоды .
Орбита, которая кажется наземному наблюдателю вращающейся вокруг планеты, но на самом деле находится на одной с ней орбите . См. астероиды 3753 (Круитне) и 2002 AA 29 .
^ ab «Отчет о ситуации со спутником, 1997 г.» . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА . 01.02.2000. Архивировано из оригинала 23 августа 2006 г. Проверено 10 сентября 2006 г.
↑ Хилл, Джеймс В.Х. (апрель 1999 г.), «Добраться до низкой околоземной орбиты», Space Future , заархивировано из оригинала 19 марта 2012 г. , получено 18 марта 2012 г.
↑ Шайнер, Линда (1 ноября 2007 г.), X-15 Walkaround, Air & Space Magazine , получено 19 июня 2009 г ..
^ Димотакис, П.; и другие. (Октябрь 1999 г.), 100 фунтов на низкую околоземную орбиту (НОО): варианты запуска малой полезной нагрузки, The Mitre Corporation, стр. 1–39, заархивировано из оригинала 29 августа 2017 г. , получено 21 января 2012 г.
^ Гош, СН (2000), Атмосферная наука и окружающая среда, Allied Publishers, стр. 47–48, ISBN978-8177640434
^ Кенневелл, Джон; Макдональд, Эндрю (2011), Срок службы спутников и солнечная активность, Бюро погоды Австралийского Союза, Отделение космической погоды, заархивировано из оригинала 28 декабря 2011 г. , получено 31 декабря 2011 г.
^ Уильямс, Дэвид Р. (17 ноября 2010 г.), «Информационный бюллетень о Земле», Lunar & Planetary Science , НАСА, заархивировано из оригинала 30 октября 2010 г. , получено 10 мая 2012 г. .
^ Макдауэлл, Джонатан (24 мая 1998 г.). «Космический отчет Джонатана». Трансатмосферная орбита (ТАО): орбитальный полет с перигеем менее 80 км, но больше нуля. Потенциально используется в миссиях с аэродинамическим торможением и заатмосферных транспортных средствах, а также на некоторых временных этапах орбитального полета (например, STS до OMS-2, некоторые сбои при отсутствии перезапуска в апогее)
^ Определения геоцентрических орбит из Центра космических полетов Годдарда. Архивировано 27 мая 2010 г., в Wayback Machine.
^ Вышедший из-под контроля спутник угрожает другим близлежащим космическим кораблям, Питер Б. де Сельдинг, SPACE.com, 03.05.10. Архивировано 5 мая 2010 года в Wayback Machine .
