Hög elliptisk bana
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 18 juni 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .En hög elliptisk bana (även High Elliptical Orbit , HEO ) är en typ av elliptisk bana vars apogeumhöjd är många gånger perigeumhöjden [1] .
Syfte
Enligt Keplers lagar färdas satelliter som använder höga elliptiska banor med mycket höga hastigheter i perigeum och saktar sedan ner kraftigt vid apogeum . När ett rymdskepp (SC) är nära sin apogee får en markbaserad observatör intrycket att satelliten knappt rör sig på flera timmar, det vill säga att dess omloppsbana blir kvasi- geostationär . Inom 3,5 timmar kan signalen från den tas emot på en antenn med en diameter på 0,6 m utan att använda en roterande enhet. Å andra sidan kan en kvasi-geostationär punkt placeras över vilken punkt som helst på jordklotet, och inte bara över ekvatorn, som med geostationära satelliter. Denna egenskap används på nordliga och södra breddgrader långt från ekvatorn (över 76-78° N/S), där höjdvinkeln för geostationära satelliter kan vara mycket låg, eller till och med negativ[2] . I dessa områden är mottagning från en geostationär satellit mycket svår eller omöjlig, och satelliter i starkt elliptiska banor är det enda sättet att tillhandahålla service. Höjdvinklarna för starkt elliptiska satelliter överstiger 40° vid kanterna av serviceområdet och når 90° i dess centrum.
HEO-banor kan ha vilken lutning som helst , men har ofta en lutning nära noll störningen orsakad av den oregelbundna formen av jorden, liknande en oblate ellipsoid . När du använder denna lutning stabiliseras omloppsbanan.
För elliptiska banor betyder ett perigeumargument mellan 180° och 360° att apogeum är över det norra halvklotet . Däremot betyder ett perigeumargument mellan 0° och 180° att apogeum är över södra halvklotet . Höjdpunkten för en omloppsbana med ett perigeumargument på 0° eller 180° kommer att ligga exakt ovanför ekvatorn , vilket ur praktisk synvinkel inte är vettigt, eftersom det i det här fallet är billigare och lättare att använda en rymdfarkost i geostationär omloppsbana (endast en satellit behövs istället för tre).
Fördelar och nackdelar
HEO-satelliter har följande fördelar:
- Förmåga att betjäna ett mycket stort område. Så, till exempel, kan ett sådant system tjäna hela Rysslands territorium ;
- service på höga breddgrader. Höjdvinkeln i dessa zoner för HEO-system är mycket större än för geostationära satelliter; [2]
- Utbredd användning av olika frekvensområden på HEO utan registrering (i motsats till den geostationära omloppsbanan, där det praktiskt taget inte finns något ledigt utrymme eller lediga frekvenser kvar);
- billigare uppskjutning i omloppsbana (ca 1,8 gånger) [3] .
Samtidigt har system i starkt elliptiska banor för närvarande fler nackdelar än fördelar. Nackdelarna inkluderar:
- behovet av att ha minst tre satelliter i omloppsbana (istället för en geostationär) för att skapa ett kvasi-geostationärt system. I fallet med att tillhandahålla kontinuerlig sändning dygnet runt, ökar antalet rymdskepp till sju [3] ;
- mottagningsantennen måste ha en spårningsfunktion (turn drive). Därför kommer den initiala kostnaden för en sådan antenn och kostnaden för dess underhåll att vara högre än för en enkel fast antenn;
- på höga breddgrader är befolkningstätheten mycket lägre än i mellanregionerna, så frågan om återbetalningen av ett sådant system är mycket tveksam;
- höjdpunkten för satelliterna på HEO är högre än för GSO:n, så kraften på sändarna måste vara högre, upp till 400-500 watt . Detta gör satelliter dyrare; [2]
- HEO-satelliternas omloppsbana korsar vanligtvis strålningsbälten , vilket kraftigt minskar rymdfarkostens livslängd. För att bli av med detta problem är det nödvändigt att ha en omloppsbana med en apogeum på cirka 50 tusen km och en perigeum på cirka 20 tusen km [3] , det vill säga använda Tundrabanan ;
- eftersom rymdfarkoster rör sig i omloppsbana skapar Dopplereffekten ytterligare svårigheter för mottagare på jorden [4] ;
- på grund av den långa signalutbredningstiden uppstår svårigheter vid användning av realtidsapplikationer som telefoni [4] .
Användningsexempel
Det finns flera kända system som använder starkt elliptiska banor.
| Exempel på starkt elliptiska banor | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| System som använder HEO | Banans namn | ändamål | Perigee latitud argument | Humör | SC omloppsperiod | Höjd vid perigeum | Höjd vid apogee. | |||
| " Lightning-1T ", " -3 ", " -3K ", " Meridian " | Blixt | Satellitanslutning | 280° | 62,8° | 11 timmar 57 minuter. 45 sek. | ca 500 km | ca 40 000 km | |||
| " Sirius XM Radio " [4] | Tundra | satellitradio | 269° | 62,1538° | 23 timmar 56 minuter 04 sek. | 24 475 km | 47 093 km | |||
| Integral [4] [5] [6] | rymdobservatoriet | 300° | 51,6° (i början av uppdraget) | 4309,6 min. | 9743,2 km | 152 963,8 km | ||||
| Kluster [4] | Vetenskaplig rymdfarkost | 101,5° | 3427,6 min. | 8585,9 km | 129 281,5 km | |||||
| Orbital Geophysical Observatory | rymdobservatoriet | 101,5° | 3839 min. | ca 300 km | ca 150 000 km | |||||
| avancerad kompositionsutforskare | Vetenskaplig rymdfarkost | 28,7° | 1398 timmar (58,25 dagar) | 145 700 000 km | 150 550 000 km | |||||
| Quazi-Zenith satellitsystem | Tundra | Satellitsystem för differentiell korrigering av GPS- signalen | 270° | 40° | 23 timmar 56 minuter 04 sek. | ca 32 000 km | ca 40 000 km | |||
| GLONASS -V | Tundra | Satellitdifferentialkorrigeringssystem _ | 64,8° | 23 timmar 56 minuter 04 sek. | ||||||
Lightning Orbit
Molniya-banan är uppkallad efter Molniya -serien av sovjetiska och ryska kommunikationssatelliter med dubbla ändamål , som var de första att använda denna typ av omloppsbana i sitt arbete. Dess parametrar är:
- argumentet perigeum latitud är 280°;
- lutning - 62,8 °;
- drakonisk cirkulationsperiod - 11 timmar 57 minuter. 45 sek.;
- höjd - från 500 km vid perigeum till 40 000 km vid apogeum.
Den fullständiga grupperingen av rymdfarkosten Molniya bestod av åtta fordon i starkt elliptiska banor med en apogee på norra halvklotet , vars rotationstid var lika med en halv siderisk dag (det vill säga lite mindre än 12 timmar). Rymdfarkosterna var uppdelade i fyra par, i vilka satelliterna rörde sig längs en markbana med ett intervall på 6 timmar efter varandra. Banorna för paren skiftades i förhållande till varandra med 90 ° i longitud , det vill säga åtta satelliter gav täckning över hela världen. Höjdpunkterna för de dagliga omloppsbanorna för rymdfarkosten i den första gruppen var belägna över territoriet i Centrala Sibirien och över Nordamerika , och för rymdfarkosterna i den andra gruppen - över Västeuropa och Stilla havet .
Satelliterna var tänkta att ge kommunikationssessioner med en total varaktighet på upp till 13 timmar per dag och upp till 7,5 timmar per omloppsbana [7] .
För närvarande[ när? ] konstellationen av satelliter " Molniya-1T " och " Molniya-3 " ersätts av konstellationen av rymdfarkoster " Meridian ".
Bana "Tundra"
- cirkulationsperiod - 23 timmar 56 minuter. 04 sek. (1 stjärnklar dag );
- halvstor axel ( ): 42 164 km;
- excentricitet ( ): 0,25 till 0,4;
- höjd vid perigeum: , där (jordens medelradie) - från 18 900 till 25 240 km;
- höjd vid apogeum: - från 46 330 till 52 660 km;
- lutning ( ): 62,15° [4] - 63,4°;
Tundrabanan liknar konceptuellt Molniya-banan, men är geosynkron : istället för 12 timmar gör satelliterna ett fullständigt varv på en siderisk dag (23 timmar 56 minuter). Höjdpunkten för denna omloppsbana ligger vanligtvis mycket högre än Molniyas, i området 46 000-52 000 km. I teorin kan detta verka bättre, eftersom effektiviteten av att använda satelliter i Tundrans omloppsbana är avsevärt ökad: de kan tjäna det valda territoriet i mer än 12 timmar på varje omloppsbana, och två enheter är tillräckligt för att organisera kommunikation dygnet runt . Emellertid bör kraften hos sändare på en sådan rymdfarkost vara mycket högre, eftersom den är belägen mycket längre från jorden.
För närvarande[ när? ] en sådan omloppsbana används av Sirius XM Radio-företaget, som driver Sirius XM- systemet i denna omloppsbana , bestående av tre rymdfarkoster, samt det japanska navigationssystemet QZSS .
Se även
Kommunikationssatelliter i mycket elliptiska banor:
Anteckningar
- ↑ Somov A.M. Typer av banor. Grundläggande definitioner. Sammansättning och syfte för satellitkommunikationssystem // Spridning av radiovågor och antenner för satellitkommunikationssystem . - Hotline - Telecom, 2015. - ISBN 978-5-9912-0416-3 .
- ↑ 1 2 3 På satellitsändningar från starkt elliptiska banor . broadcasting.ru. Datum för åtkomst: 17 februari 2011. Arkiverad från originalet den 13 juli 2012.
- ↑ 1 2 3 Mycket elliptisk bana . Radiogalax. Hämtad 5 februari 2011. Arkiverad från originalet 13 juli 2012.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Typos de orbitas. Constelaciones de satellites . Universidad Politecnica de Madrid. Hämtad 5 februari 2011. Arkiverad från originalet 31 maj 2012.
- ↑ Under tecknet "Integral" . Tidningen "Cosmonautics News", 12.2002. Datum för åtkomst: 20 september 2011. Arkiverad från originalet den 21 mars 2012.
- ↑ ESA-integral . ESA. Hämtad 20 september 2011. Arkiverad från originalet 13 juli 2012.
- ↑ Ny "blixt" av Krasnoyarsk . Tidningen "Cosmonautics News", 09.2001. Datum för åtkomst: 21 januari 2011. Arkiverad från originalet den 13 mars 2012.
Länkar
- Mycket elliptisk omloppsbana arkiverad 13 juli 2012.
- Om satellitsändningar från starkt elliptiska banor
| Himmelsk mekanik | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||
| ||||||||