Низкая околоземная орбита ( НОО ) — это орбита вокруг Земли с периодом 128 минут или менее (совершая не менее 11,25 оборотов в день) и эксцентриситетом менее 0,25. [1] Большинство искусственных объектов в космическом пространстве находятся на НОО, достигая пика численности на высоте около 800 км (500 миль), [2] в то время как самые дальние на НОО, до средней околоземной орбиты (СОО), имеют высоту более одной трети радиуса Земли (или около 2000 километров), [3] примерно в начале внутреннего радиационного пояса Ван Аллена .
Термин «область НОО» также используется для области космоса ниже высоты 2000 км (1200 миль) (около одной трети радиуса Земли). [4] Объекты на орбитах, которые проходят через эту зону, даже если их апогей находится дальше или они являются суборбитальными , тщательно отслеживаются, поскольку они представляют риск столкновения для многих спутников НОО.
Никаких пилотируемых космических полетов, кроме лунных миссий программы Apollo (1968-1972) и Polaris Dawn 2024, не было за пределами LEO. Все космические станции до настоящего времени работали геоцентрически в пределах LEO.
Большое разнообразие источников [5] [6] [7] определяет LEO с точки зрения высоты . Высота объекта на эллиптической орбите может значительно меняться вдоль орбиты. Даже для круговых орбит высота над землей может меняться на целых 30 км (19 миль) (особенно для полярных орбит ) из-за сплющенности сфероидальной фигуры Земли и местного рельефа . Хотя определения, основанные на высоте, по своей сути неоднозначны, большинство из них попадают в диапазон, указанный периодом орбиты в 128 минут, поскольку, согласно третьему закону Кеплера , это соответствует большой полуоси в 8413 км (5228 миль). Для круговых орбит это, в свою очередь, соответствует высоте 2042 км (1269 миль) над средним радиусом Земли, что согласуется с некоторыми верхними пределами высоты в некоторых определениях LEO.
Регион LEO определяется некоторыми источниками как область в пространстве, которую занимают орбиты LEO. [4] [8] [9] Некоторые высокоэллиптические орбиты могут проходить через регион LEO вблизи своей самой низкой высоты (или перигея ), но не находятся на орбите LEO, поскольку их самая высокая высота (или апогей ) превышает 2000 км (1243 мили). Суборбитальные объекты также могут достигать региона LEO, но не находятся на орбите LEO, поскольку они возвращаются в атмосферу . Различие между орбитами LEO и регионом LEO особенно важно для анализа возможных столкновений между объектами, которые сами могут не находиться на LEO, но могут столкнуться со спутниками или мусором на орбитах LEO.
Средняя орбитальная скорость, необходимая для поддержания стабильной низкой околоземной орбиты, составляет около 7,8 км/с (4,8 миль/с), что соответствует 28 000 км/ч (17 000 миль/ч). Однако это зависит от точной высоты орбиты. Рассчитанная для круговой орбиты высотой 200 км (120 миль), орбитальная скорость составляет 7,79 км/с (4,84 миль/с), но для более высокой орбиты высотой 1500 км (930 миль) скорость снижается до 7,12 км/с (4,42 миль/с). [10] Дельта-v ракеты-носителя, необходимая для достижения низкой околоземной орбиты, начинается примерно с 9,4 км/с (5,8 миль/с).
Сила тяжести на НОО лишь немного меньше, чем на поверхности Земли. Это связано с тем, что расстояние до НОО от поверхности Земли намного меньше радиуса Земли. Однако объект на орбите находится в постоянном свободном падении вокруг Земли, поскольку на орбите сила тяготения и центробежная сила уравновешивают друг друга. [a] В результате космические аппараты на орбите продолжают оставаться на орбите, а люди внутри или снаружи таких аппаратов постоянно испытывают невесомость .
Объекты на низкой околоземной орбите сталкиваются с атмосферным сопротивлением газов в термосфере (примерно 80–600 км над поверхностью) или экзосфере (примерно 600 км или 400 миль и выше), в зависимости от высоты орбиты. Орбиты спутников, достигающие высот ниже 300 км (190 миль), быстро уменьшаются из-за атмосферного сопротивления. Объекты на низкой околоземной орбите вращаются вокруг Земли между более плотной частью атмосферы и ниже внутреннего радиационного пояса Ван Аллена .
Экваториальные низкие околоземные орбиты ( ELEO ) являются подмножеством LEO. Эти орбиты с малым наклоном к экватору позволяют быстро возвращаться к низкоширотным локациям на Земле. Прогрессивные экваториальные LEO также имеют более низкие требования к запуску delta-v , поскольку они используют вращение Земли. Другие полезные орбиты LEO, включая полярные орбиты и солнечно-синхронные орбиты, имеют более высокий наклон к экватору и обеспечивают покрытие для более высоких широт на Земле. Некоторые из спутников Starlink первого поколения использовали полярные орбиты, которые обеспечивают покрытие по всей Земле. Более поздние созвездия Starlink имеют более низкий наклон и обеспечивают большее покрытие для населенных районов.
Более высокие орбиты включают среднюю околоземную орбиту (MEO), иногда называемую промежуточной круговой орбитой (ICO), и еще выше, геостационарную орбиту (GEO). Орбиты выше низкой орбиты могут привести к раннему отказу электронных компонентов из-за интенсивного излучения и накопления заряда.
В 2017 году в регулирующих документах стали появляться « очень низкие околоземные орбиты » ( VLEO ) . Эти орбиты, ниже примерно 450 км (280 миль), требуют использования новых технологий для повышения орбиты , поскольку они работают на орбитах, которые обычно слишком быстро сходят на нет, чтобы быть экономически полезными. [11] [12]
Низкая околоземная орбита требует наименьшего количества энергии для размещения спутника. Она обеспечивает высокую пропускную способность и низкую задержку связи . Спутники и космические станции на НОО более доступны для экипажа и обслуживания.
Поскольку для размещения спутника на НОО требуется меньше энергии , а для успешной передачи спутнику там требуются менее мощные усилители, НОО используется для многих коммуникационных приложений, таких как телефонная система Iridium . Некоторые спутники связи используют гораздо более высокие геостационарные орбиты и движутся с той же угловой скоростью, что и Земля, чтобы казаться неподвижными над одним местом на планете.
В отличие от геосинхронных спутников , спутники на низкой орбите имеют небольшое поле зрения и могут наблюдать и общаться только с частью Земли в данный момент времени. Это означает, что для обеспечения непрерывного покрытия требуется большая сеть (или созвездие ) спутников.
Спутники на более низких высотах орбиты находятся в атмосфере и страдают от быстрого орбитального распада , требуя либо периодического повторного разгона для поддержания стабильных орбит, либо запуска замены для тех, которые снова входят в атмосферу. Эффекты добавления таких количеств испаренных металлов в стратосферу Земли потенциально вызывают беспокойство, но в настоящее время неизвестны. [13]
Окружение LEO становится перегруженным космическим мусором из-за частоты запусков объектов. [18] Это вызвало растущую обеспокоенность в последние годы, поскольку столкновения на орбитальных скоростях могут быть опасными или смертельными. Столкновения могут привести к появлению дополнительного космического мусора, создавая эффект домино, известный как синдром Кесслера . Программа NASA по орбитальному мусору отслеживает более 25 000 объектов диаметром более 10 см на LEO, в то время как предполагаемое число от 1 до 10 см составляет 500 000, а количество частиц размером более 1 мм превышает 100 миллионов. [19] Частицы движутся со скоростью до 7,8 км/с (28 000 км/ч; 17 500 миль/ч), поэтому даже небольшое столкновение может серьезно повредить космический корабль. [20]
LEO: Среднее движение > 11,25 и эксцентриситет < 0,25
A, Низкая околоземная орбита (или LEO) — сферическая область, которая простирается от поверхности Земли до высоты (Z) 2000 км
LEO относится к орбитам, которые обычно имеют высоту менее 2400 км (1491 миль).
Низкая околоземная орбита (НОО): геоцентрическая орбита с высотой, намного меньшей радиуса Земли. Спутники на этой орбите находятся на высоте от 80 до 2000 километров над поверхностью Земли.
НОО — это первые 100–200 миль (161–322 км) космоса.
{{cite news}}
: CS1 maint: другие ( ссылка )среда низкой околоземной орбиты (НОО), определяемая как 200–1000 км над поверхностью Земли
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .