Мы уже многое знаем о спутниках, поэтому сейчас хотели бы поподробнее рассказать об орбитах, на которых функционируют спутники.
Существуют две классификации орбит, которые используются спутниковыми системами: первая – по наклонению спутника относительно плоскости экватора Земли, вторая – по высоте относительно поверхности Земли.
В первой классификации рассматриваются три вида орбит:
1) Экваториальная орбита
Орбита, которая имеет нулевое или около нулевое наклонение относительно плоскости экватора Земли. Двигаясь по ней, спутник совершает полный оборот за одни звездные сутки (т.е. за 23 часа 56 минут 4 секунды). Такая орбита привлекательна за счет того, что позволяет хорошо ретранслировать сигналы из-за отсутствия необходимости регулировать положение рефлекторов антенн.
2) Полярная орбита
Расположена под углом в 90° относительно плоскости экватора Земли. Она удобна для:
- проведения дистанционного зондирования Земли;
- картографирования;
- метеорологических наблюдений;
- поиска природных ресурсов наблюдения за счет охвата большей территории.
Однако существует и недостаток: необходимость специального оборудования и его настроек для отслеживания положения спутника, что довольно затратно.
3) Солнечно-синхронная орбита
Вид орбиты, который используется специальными спутниками для съемки Земли. Благодаря синхронизации с линией светораздела Земли (или же линией терминатора в терминах астрономии) спутники всегда способны проходить над любой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время.
Однако есть только ограниченный диапазон орбит, находящийся на расстоянии от 600 до 800 километров над поверхности Земли и с уровнем наклона над плоскостью экватора в 98°.
Вторая классификация включает в себя пять видов орбит:
1) Низкая околоземная орбита (НОО)
Расположена на расстоянии 200 – 1200 километров над поверхностью Земли. Большинство аппаратов для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и разведывательных аппаратов выводятся на НОО, чтобы вести съемку наземных объектов с как можно более близкого расстояния и достичь максимально возможного разрешения. Эти же орбиты используются для выведения телескопов в космос.
Также здесь располагаются некоторые телекоммуникационные спутники, так как здесь им не нужны более мощные усилители сигнала.
2) Средняя околоземная орбита (СОО)
Расположена на расстоянии 1200 – 35 786 километров над Землей. На этих орбитах в основном расположены спутники навигации.
- спутники системы «ГЛОНАСС» выведены на орбиту в 19100 километров над уровнем Земли;
- спутники системы «GPS» – 20200 километров над уровнем Земли.
Также, именно на этих орбитах существует так называемая «низкая орбита мусора» (650-1000 километров над уровнем Земли), куда выводятся разведывательные спутники с ядерной установкой.
3) Геостационарная и геосинхронная орбиты (ГСО)
Расположены на расстоянии 35786 километров над Землей. При этом геостационарная орбита является частным случаем геосинхронной орбиты, так как расположена под наклоном 0° по отношению к плоскости экватора Земли.
Достоинства. Эти орбиты имеют ключевое значения для метеорологических замеров и исследований, так как дают постоянный обзор одной и той же области планеты. Также они используются для коммуникационных, геодезических спутников и спутников радио и телесвязи.
Недостатки. Высокая стоимость доставки спутника, значительное расстояние для передачи сигналов, недостаток частот из-за их перегруженности другими спутниками, перенасыщение самих спутников, что может привести к случайным столкновениям (последнее особенно характерно для геостационарной орбиты).
4) Высокая околоземная орбита (ВОО)
Находится выше 35786 километров над уровнем Земли и имеет эллиптический характер (то есть спутники перемещаются по орбите в форме эллипса, а не по кругу).
За счет своего расположения она позволяет покрывать огромную территорию и использовать большое количество частот из-за небольшого количества спутников на этой орбите. Поэтому на ней нашли свое применение:
- объекты спутниковой связи;
- космические обсерватории;
- системы дифференциальной коррекции, используемые для навигации.
Вместе с тем, из-за их удаленного расположения они сами по себе являются дорогими из-за необходимости их усовершенствования для полетов на данной орбите. Для функционирования на такой орбите требуется выведение большего количества спутников, чем для геостационарной орбиты. Ну и, наконец, чтобы избежать радиационных полей Земли, они вынуждены летать на определенных орбитах, таких как, например, орбита «Тундра».
5) Орбита захоронения
Находится на высотах свыше 200 километров над геосинхронной орбитой (35986 километров над уровнем Земли). На нее отправляются спутники, находящиеся на геосинхронной орбите, которые выработали свой ресурс, исчерпали запасы топлива. При этом для каждого объекта высчитывается собственная формула выведения на данную орбиту.
Список использованных источников:
http://www.sat.belastro.net/glava2/glava2.php
https://mediasat.info/2015/06/30/satellite-orbit-guide/
https://mediasat.info/2015/07/11/geo-gso/
https://thealphacentauri.net/18711-earth-orbits-explained/
http://prosputnik.ru/tipy-orbit-dvizheniya-sputnikov
https://hightech.fm/2019/08/26/orbita-satellite
https://universemagazine.com/ru/klassyfykaczyya-okolozemnyh-orbyt/
http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=29700e50-3654-4179-bb6f-0102e8d49395
https://www.connect-wit.ru/raspolozhenie-sputnikov-na-orbitah.html