Низкая околоземная орбита ( НОО ) — это орбита вокруг Земли с периодом 128 минут или менее (совершающая не менее 11,25 витков в сутки) и эксцентриситетом менее 0,25. [1] Большинство искусственных объектов в космическом пространстве находятся на околоземной орбите, их высота не превышает одной трети радиуса Земли (или около 2000 километров). [2]
Термин « регион НОО» также используется для обозначения области космоса на высоте ниже 2000 км (1200 миль) (около одной трети радиуса Земли). [3] Объекты на орбитах, которые проходят через эту зону, даже если их апогей находится дальше или находятся на суборбитальном уровне , тщательно отслеживаются, поскольку они представляют риск столкновения для многих спутников LEO.
Никаких полетов человека в космос , за исключением лунных миссий программы «Аполлон», за пределами НОО не проводилось. На сегодняшний день все пилотируемые космические станции работали на НОО.
В самых разных источниках [4] [5] [6] НОО определяется с точки зрения высоты . Высота объекта на эллиптической орбите может значительно меняться вдоль орбиты. Даже для круговых орбит высота над землей может варьироваться на целых 30 км (19 миль) (особенно для полярных орбит ) из-за сжатия сфероидной формы Земли и местной топографии . Хотя определения, основанные на высоте, по своей сути неоднозначны, большинство из них попадают в диапазон, определяемый периодом орбиты в 128 минут, поскольку, согласно третьему закону Кеплера , это соответствует большой полуоси 8 413 км (5 228 миль). Для круговых орбит это, в свою очередь, соответствует высоте 2042 км (1269 миль) над средним радиусом Земли, что соответствует некоторым верхним пределам высоты в некоторых определениях LEO.
Некоторые источники определяют регион НОО как область в космосе, которую занимают орбиты НОО. [3] [7] [8] Некоторые высокоэллиптические орбиты могут проходить через область НОО вблизи своей наименьшей высоты (или перигея ), но не находятся на НОО-орбите, поскольку их наибольшая высота (или апогей ) превышает 2000 км (1243 мили). Суборбитальные объекты также могут достигать области НОО, но не находятся на НОО-орбите, поскольку они повторно входят в атмосферу . Различие между орбитами НОО и областью НОО особенно важно для анализа возможных столкновений между объектами, которые сами могут не находиться на НОО, но могут столкнуться со спутниками или мусором на НОО.
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 в час). Однако это зависит от точной высоты орбиты. Рассчитанная для круговой орбиты длиной 200 км (120 миль) орбитальная скорость составляет 7,79 км/с (4,84 мили/с), но для более высокой орбиты 1500 км (930 миль) скорость снижается до 7,12 км/с (4,42 мили). /с). [9] Дельта-v ракеты-носителя , необходимая для достижения низкой околоземной орбиты, начинается со скорости около 9,4 км/с (5,8 миль/с).
Сила тяжести на НОО лишь немногим 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 гравитационная и центробежная силы уравновешивают друг друга. [c] В результате космические корабли на орбите продолжают оставаться на орбите, а люди внутри или снаружи таких кораблей постоянно испытывают невесомость .
Объекты на НОО 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 высоты ниже 300 км (190 миль), быстро затухают из-за сопротивления атмосферы. Объекты на околоземной орбите вращаются вокруг Земли между более плотной частью атмосферы и ниже внутреннего радиационного пояса Ван Аллена .
Экваториальные низкие околоземные орбиты ( ELEO ) являются разновидностью LEO. Эти орбиты с небольшим наклоном к экватору позволяют быстро перемещаться по низкоширотным местам на Земле. Экваториальные НОО Prograde также имеют более низкие требования к запуску с дельта-v , поскольку они используют преимущества вращения Земли. Другие полезные орбиты LEO, включая полярные орбиты и солнечно-синхронные орбиты, имеют больший наклон к экватору и обеспечивают покрытие более высоких широт Земли. Некоторые спутники Starlink первого поколения использовали полярные орбиты, которые обеспечивают покрытие всей территории Земли. Более поздние созвездия Starlink вращаются с меньшим наклоном и обеспечивают большее покрытие населенных пунктов.
Более высокие орбиты включают среднюю околоземную орбиту (MEO), иногда называемую промежуточной круговой орбитой (ICO), и, выше, геостационарную орбиту (GEO). Орбиты выше низкой могут привести к преждевременному выходу из строя электронных компонентов из-за интенсивного излучения и накопления заряда.
В 2017 году в нормативных документах начали фигурировать « очень низкие околоземные орбиты » ( VLEO ) . Эти орбиты, расположенные ниже примерно 450 км (280 миль), требуют использования новых технологий для поднятия орбиты , поскольку они работают на орбитах, которые обычно затухают слишком рано, чтобы быть экономически полезными. [10] [11]
Низкая околоземная орбита требует наименьшего количества энергии для размещения спутников. Он 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 LEO требуется меньше энергии , а для успешной передачи спутнику требуются менее мощные усилители, LEO используется во многих коммуникационных приложениях, таких как телефонная система Iridium . Некоторые спутники связи используют гораздо более высокие геостационарные орбиты и движутся с той же угловой скоростью, что и Земля, поэтому кажутся неподвижными над одним местом на планете.
В отличие от геосинхронных спутников , спутники на НОО имеют небольшое поле зрения и могут наблюдать и общаться только с частью Земли в данный момент времени. Это означает, что для обеспечения непрерывного покрытия необходима сеть (или созвездие ) спутников. Спутники в нижних областях НОО также страдают от быстрого распада орбиты , требуя либо периодической перезагрузки для поддержания стабильных орбит, либо запуска замены тех, которые повторно входят в атмосферу.
Среда НОО становится перегруженной космическим мусором из-за частоты запусков объектов. [16] В последние годы это вызывает растущую обеспокоенность, поскольку столкновения на орбитальных скоростях могут быть опасными или смертельными. Столкновения могут привести к образованию дополнительного космического мусора, создавая эффект домино, известный как синдром Кесслера . Программа НАСА по орбитальному мусору отслеживает на НОО более 25 000 объектов диаметром более 10 см, в то время как оценочное количество от 1 до 10 см составляет 500 000, а количество частиц размером более 1 мм превышает 100 миллионов. [17] Частицы движутся со скоростью до 7,8 км/с (28 000 км/ч; 17 500 миль в час), поэтому даже небольшой удар может серьезно повредить космический корабль. [18]
Лев: среднее движение > 11,25 и эксцентриситет < 0,25.
Регион A, регион низкой околоземной орбиты (или LEO). Регион – сферическая область, простирающаяся от поверхности Земли до высоты (Z) 2000 км.
LEO относится к орбитам, высота которых обычно составляет 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 высота 200–1000 км над поверхностью Земли.
Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .