Орбита кладбища

Орбита окончания срока службы космического корабля

Кликабельное изображение, на котором показаны орбиты средней высоты вокруг Земли , ^[a] от низкой околоземной до самой низкой высокой околоземной орбиты ( геостационарная орбита и ее орбита захоронения, находящаяся на одной девятой орбитального расстояния Луны ), ^[b] с радиационными поясами Ван Аллена и Землей в масштабе

Пример орбиты захоронения – неподвижная система отсчета вокруг Земли
   Земля  ·    Космический путь-1  ·    Космический путь-2  ·    Спейсвей-3

Орбита захоронения , также называемая мусорной орбитой или орбитой утилизации , — это орбита , которая находится вдали от обычных рабочих орбит. Одна из важных орбит захоронения — это суперсинхронная орбита, значительно выходящая за пределы геосинхронной орбиты . Некоторые спутники переводятся на такие орбиты в конце своего срока эксплуатации, чтобы снизить вероятность столкновения с рабочими космическими аппаратами и образования космического мусора .

Обзор

Орбита захоронения используется, когда изменение скорости, необходимое для выполнения маневра схода с орбиты, слишком велико. Для схода с орбиты геостационарного спутника требуется delta-v около 1500 метров в секунду (4900 футов/с), тогда как для его повторного перевода на орбиту захоронения требуется всего около 11 метров в секунду (36 футов/с). ^[1]

Для спутников на геостационарной и геосинхронной орбитах орбита захоронения находится в нескольких сотнях километров от рабочей орбиты. Переход на орбиту захоронения за пределами геостационарной орбиты требует того же количества топлива, которое необходимо спутнику для трех месяцев удержания на орбите . Он также требует надежного управления ориентацией во время маневра перехода. Хотя большинство операторов спутников планируют выполнить такой маневр в конце срока службы своих спутников, к 2005 году это удалось сделать только трети. ^[2] Учитывая экономическую ценность позиций на геосинхронной высоте, если только преждевременный отказ космического аппарата не исключает этого, спутники перемещаются на орбиту захоронения перед выводом из эксплуатации. ^{[3] [4]}

По данным Межагентского координационного комитета по космическому мусору (IADC) ^[5] минимальная высота перигея за пределами геостационарной орбиты составляет: ${\displaystyle \Delta {H}\,}$

${\displaystyle \Delta {H}=235{\mbox{ km}}+\left(1000C_{R}{\frac {A}{m}}\right){\mbox{ km}}}$

где - коэффициент давления солнечного излучения, а - отношение площади аспекта [м ² ] к массе [кг] спутника. Эта формула включает около 200 км для защищенной зоны GEO, чтобы также разрешить маневры на орбите GEO без помех для орбиты захоронения. Еще 35 километров (22 мили) допуска должны быть предоставлены для эффектов гравитационных возмущений (в первую очередь солнечных и лунных). Оставшаяся часть уравнения учитывает эффекты давления солнечного излучения , которые зависят от физических параметров спутника. ${\displaystyle C_{R}\,}$ ${\displaystyle {\frac {A}{m}}\,}$

Чтобы получить лицензию на предоставление телекоммуникационных услуг в Соединенных Штатах, Федеральная комиссия по связи (FCC) требует, чтобы все геостационарные спутники, запущенные после 18 марта 2002 года, взяли на себя обязательство перейти на орбиту захоронения по окончании срока их эксплуатации. ^[6] Постановления правительства США требуют подъема, примерно на 300 км (186 миль). ^[7] В 2023 году DISH получила первый в истории штраф от FCC за то, что не вывела с орбиты свой спутник EchoStar VII в соответствии с условиями своей лицензии. ^[8] ${\displaystyle \Delta {H}}$

Космический корабль, переведенный на орбиту захоронения, обычно пассивируется .

Неконтролируемые объекты на окологеостационарной [земной] орбите (GEO) демонстрируют 53-летний цикл наклона орбиты ^[9] из-за взаимодействия наклона Земли с лунной орбитой. Наклонение орбиты изменяется в пределах ± 7,4°, до 0,8°pa. ^{[9] : 3}

Орбита утилизации

В то время как стандартная геосинхронная орбита захоронения спутников приводит к ожидаемому орбитальному сроку службы в миллионы лет, растущее число спутников, запуск микроспутников и одобрение FCC крупных мегасозвездий из тысяч спутников для запуска к 2022 году требуют новых подходов к выводу с орбиты, чтобы гарантировать более раннее удаление объектов после того, как они достигнут конца срока службы. В отличие от орбит захоронения GEO, требующих трехмесячного запаса топлива ( дельта-V 11 м/с) для достижения, крупные спутниковые сети на LEO требуют орбит, которые пассивно затухают в атмосфере Земли. Например, и OneWeb , и SpaceX взяли на себя обязательство перед регулирующими органами FCC , что выведенные из эксплуатации спутники будут затухать на более низкую орбиту — орбиту утилизации — где высота орбиты  спутника будет уменьшаться из-за атмосферного сопротивления , а затем естественным образом возвращаться в атмосферу и сгорать в течение одного года после окончания срока службы. ^[10]

Смотрите также

• Список орбит
• SNAP-10A  – ядерный реактор-спутник, остающийся на околоземной субсинхронной орбите высотой 700 морских миль (1300 км; 810 миль) в течение предполагаемых 4000 лет.
• Кладбище космических кораблей в Тихом океане

Примечания

1. Орбитальные периоды и скорости рассчитываются с использованием соотношений 4π ² R ³  =  T ² GM и V ² R  =  GM , где R — радиус орбиты в метрах; T — орбитальный период в секундах; V — орбитальная скорость в м/с; G — гравитационная постоянная, приблизительно6,673 × 10−11  Нм2 /кг2 ^; M — ^масса Земли, приблизительно 5,98 × ¹⁰²⁴ кг ^{( 1,318}  × 1025 фунтов  ).
2. Примерно 8,6 раз, когда Луна находится ближе всего (то есть, ⁠363,104 км/42,164 км⁠ ) ​​, в 9,6 раз, когда Луна находится дальше всего (то есть, ⁠405 696 км/42,164 км⁠ )

Ссылки

1. "Способ переориентации двухрежимного геостационарного космического аппарата – Патент № 5651515 – PatentGenius". Архивировано из оригинала 2013-11-10 . Получено 2012-10-28 .
2. "ESA – Борьба с космическим мусором: аргументы в пользу кодекса поведения". www.esa.int .
3. Jehn, R.; Agapov, V.; Hernández, C. (20 апреля 2005 г.). «Утилизация геостационарных спутников в конце срока службы». Труды 4-й Европейской конференции по космическому мусору (ESA SP-587) . 587. ESA/ESOC: 373. Bibcode : 2005ESASP.587..373J . Получено 6 ноября 2022 г.
4. Джонсон, Николас (2011-12-05). Ливингстон, Дэвид (ред.). "Трансляция 1666 (специальный выпуск) – Тема: Проблемы космического мусора" (подкаст). Космическое шоу . 1:03:05–1:06:20 . Получено 2015-01-05 .
5. "Отчет о деятельности IADC по мерам по уменьшению космического мусора" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-04-02 . Получено 2015-03-07 .
6. "FCC вступает в дебаты по орбитальному мусору". Space.com . Архивировано из оригинала 8 марта 2005 г.
7. «Стандартные правила правительства США по орбитальному мусору» (PDF) .
8. Шепардсон, Дэвид (2 октября 2023 г.). "DISH получает первый в истории штраф за космический мусор над EchoStar-7". Reuters . Получено 3 октября 2023 г.
9. Андерсон, Пол и др. (2015). Эксплуатационные аспекты динамики синхронизации обломков ГСО (PDF) . 66-й Международный астронавтический конгресс . Иерусалим, Израиль. IAC-15,A6,7,3,x27478.
10. Бродкин, Джон (4 октября 2017 г.). «Широкополосные спутники SpaceX и OneWeb вызывают опасения по поводу космического мусора». Ars Technica . Получено 28 апреля 2019 г.