Орбита кладбища

Орбита выработанного космического корабля

Сравнение размеров орбит созвездий GPS , ГЛОНАСС , Галилео , Бэйдоу-2 и Иридиум , Международной космической станции , космического телескопа Хаббл и геостационарной орбиты (и ее орбиты-кладбища) с радиационными поясами Ван Аллена и Земли в масштабе. ^[а]

Орбита Луны примерно в 9 раз больше геостационарной орбиты. ^[b] (В файле SVG наведите указатель мыши на орбиту или ее метку, чтобы выделить ее; щелкните, чтобы загрузить ее статью.)

Пример орбиты кладбища – фиксированный кадр Земли
   Земля  ·    Космический путь-1  ·    Космический путь-2  ·    Космический путь-3

Орбита кладбища , также называемая орбитой мусора или орбитой захоронения , представляет собой орбиту , которая находится вдали от обычных рабочих орбит. Одна из важных орбит-кладбищ — это суперсинхронная орбита, значительно превосходящая геостационарную орбиту . Некоторые спутники переводятся на такие орбиты в конце срока их эксплуатации , чтобы уменьшить вероятность столкновения с действующими космическими аппаратами и образования космического мусора .

Обзор

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

Для спутников на геостационарной и геостационарной орбитах орбита-кладбище находится на несколько сотен километров дальше рабочей орбиты. Для перевода на орбиту-кладбище за пределами геостационарной орбиты требуется столько же топлива, сколько необходимо спутнику примерно на три месяца пребывания на своем месте . Это также требует надежного управления ориентацией во время маневра перехода. Хотя большинство спутниковых операторов планируют выполнить такой маневр в конце срока службы своих спутников, до 2005 года это удалось только одной трети. ^[2] Учитывая экономическую ценность позиций на геосинхронной высоте, если этому не препятствует преждевременный отказ космического корабля, спутники перед выводом из эксплуатации перемещаются на орбиту кладбища. ^{[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 и – отношение площади аспекта [м ² ] к массе [кг] спутника. Эта формула включает около 200 км для зоны, защищенной ГСО, что также позволяет осуществлять орбитальные маневры на ГСО без вмешательства в орбиту кладбища. Еще 35 километров (22 мили) должны быть допущены к воздействию гравитационных возмущений (в первую очередь солнечных и лунных ) . Оставшаяся часть уравнения учитывает влияние давления солнечной радиации , которое зависит 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 кладбища в конце своего срока службы. ^[6] Постановления правительства США требуют увеличения пробега примерно на 300 км (186 миль). ^[7] В 2023 году DISH получила первый в истории штраф от FCC за неспособность вывести с орбиты свой спутник EchoStar VII в соответствии с условиями лицензии. ^[8] ${\displaystyle \Delta {H}}$

Космический корабль, переведенный на орбиту кладбища, обычно будет пассивирован .

Неуправляемые объекты на окологеостационарной [Земной] орбите (ГСО) демонстрируют 53-летний цикл наклонения орбиты ^[9] вследствие взаимодействия наклона Земли с лунной орбитой. Наклонение орбиты изменяется ± 7,4°, со скоростью до 0,8° в год. ^{[9] : 3}

Орбита удаления

В то время как стандартная орбита-кладбище геосинхронных спутников приводит к ожидаемому сроку службы в миллионы лет, растущее число спутников, запуск микроспутников и одобрение FCC крупных мегагруппировок из тысяч спутников для запуска к 2022 году требуют новых подходов к выводу с орбиты обеспечить более раннее удаление объектов по истечении их срока службы. В отличие от орбит-кладбищ ГСО, для достижения которых требуется трехмесячный запас топлива ( дельта-V 11 м/с), крупные спутниковые сети на НОО требуют орбит, которые пассивно распадаются на атмосферу Земли. Например, и OneWeb, и SpaceX обязались перед регулирующими органами FCC , что выведенные из эксплуатации спутники перейдут на более низкую орбиту – орбиту увода – где высота орбиты  спутника будет уменьшаться из-за сопротивления атмосферы , а затем естественным образом снова войдут в атмосферу и сгорят в течение одного часа. год конца жизни. ^[10]

Смотрите также

• Список орбит
• SNAP-10A  - спутник с ядерным реактором, остающийся на субсинхронной околоземной орбите длиной 700 морских миль (1300 км; 810 миль) в течение ожидаемых 4000 лет.
• Кладбище космических кораблей в Тихом океане

Примечания

1. Орбитальные периоды и скорости рассчитываются по соотношениям 4π ² R ³  =  T ² GM и V ² R  =  GM , где R — радиус орбиты в метрах; Т — орбитальный период в секундах; V – орбитальная скорость, м/с; G — гравитационная постоянная, примерно6,673 × 10-11  Нм ² / кг ^{2 ;} M — масса Земли, примерно 5,98 × 10 ²⁴  кг (1,318 × 10 ²⁵  фунтов).
2. Примерно в 8,6 раз (по радиусу и длине), когда Луна находится ближе всего (т.е.363 104 км/42 164 км) , до 9,6 раз, когда Луна находится дальше всего (т.е.405 696 км/42 164 км) .

Рекомендации

1. «Способ вывода на орбиту геостационарного космического корабля с двухрежимной двигательной установкой - Патент № 5651515 - PatentGenius» . Архивировано из оригинала 10 ноября 2013 г. Проверено 28 октября 2012 г.
2. «ЕКА - Борьба с космическим мусором: аргументы в пользу кодекса поведения» . www.esa.int .
3. Джен, Р.; Агапов В.; Эрнандес, К. (20 апреля 2005 г.). «Утилизация геостационарных спутников по окончании срока службы». Материалы 4-й Европейской конференции по космическому мусору (ESA SP-587) . ЕКА/ESOC. 587 : 373. Бибкод : 2005ESASP.587..373J . Проверено 6 ноября 2022 г.
4. Джонсон, Николас (5 декабря 2011 г.). Ливингстон, Дэвид (ред.). «Трансляция 1666 (специальный выпуск) - Тема: Проблемы космического мусора» (подкаст). Космическое шоу . 1:03:05–1:06:20 . Проверено 5 января 2015 г.
5. «Отчет о деятельности МККМ по мерам по предотвращению образования космического мусора» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 г. Проверено 7 марта 2015 г.
6. «FCC вступает в дебаты по поводу орбитального мусора» . Space.com . Архивировано из оригинала 8 марта 2005 года.
7. «Стандартные практики правительства США по обращению с орбитальным мусором» (PDF) .
8. Шепардсон, Дэвид (2 октября 2023 г.). «DISH впервые в истории оштрафовала EchoStar-7 за космический мусор» . Рейтер . Проверено 3 октября 2023 г.
9. Андерсон, Пол; и другие. (2015). Эксплуатационные аспекты динамики синхронизации мусора GEO (PDF) . 66-й Международный астронавтический конгресс . Иерусалим, Израиль. МАК-15,А6,7,3,х27478.
10. Бродкин, Джон (4 октября 2017 г.). «Широкополосные спутники SpaceX и OneWeb вызывают опасения по поводу космического мусора». Арс Техника . Проверено 28 апреля 2019 г.