Låg referensbana

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 12 oktober 2020; kontroller kräver 76 redigeringar .

En låg referensbana ( LEO ) är en temporär bana, en av de mellanliggande banorna. Första mellanbanan. Den omloppsbana som bärraketens huvudenhet går in i efter att huvuddelen av den aktiva fasen av uppskjutningen av rymdfarkosten har slutförts.

I det allmänna fallet anses det att rymdfarkosten befinner sig i en referensbana om den rör sig med den första kosmiska hastigheten och befinner sig på en höjd där motsvarande täthet av den övre atmosfären , i den första approximationen, tillåter cirkulär eller elliptisk rörelse [ 1] . En sådan kombination beskrivs på fackspråk som "perioden av ballistisk existens överstiger tiden för ett varv."

Höjden på referensbanan beror på flyguppgiften, utformningen av bärraketen, rymdfarkostens vikt och andra faktorer, men oftast är det cirka 150–250 km.

Det är legitimt att kalla en bana för en "referens" om den ska förändras avsevärt - en ökning i höjd eller en förändring i lutning . Om manövrar för att ändra omloppsbanan inte tillhandahålls av flyguppdraget (när bärraketen tar rymdfarkosten omedelbart till målet, arbetsbana i ett kontinuerligt aktivt flygsegment), är termen "referensbana" meningslös för en sådan flygning uppdrag och används inte.

Terminologi

I engelsk litteratur används en liknande term parking orbit, som ofta direkt översätts med "parkering orbit" eller "waiting orbit".

Historik

Konceptet "referensbana" kom i bruk i och med starten av uppskjutningarna av fyrstegs raketen Molniya , vars fjärde steg ( Blok L ) i huvudsak var ett övre steg och avfyrades i noll tyngdkraft efter att ha genomfört cirka 3/4 av ett varv runt jorden, som krävs för interplanetär och mån AMS.

Stadier av uppskjutning av en rymdfarkost in i en mål (arbetsbana)

I allmänhet, det vanligaste fallet, att skjuta upp en rymdfarkost i en mål (arbetsbana) består av följande steg:

  1. Driften av de första stegen av bärraketen och uppskjutningen av huvudenheten i referensbanan. ( Aktivt segment av flygningen , driften av bärraketens huvudmotorer). Detta kallas ofta för "kasta rymdfarkosten i omloppsbana" eller "kasta rymdfarkosten i omloppsbana" (vilket betyder exakt in i referensbanan). I vissa fall, beroende på utformningen av bärraketen och flyguppgiften, tar bärraketen huvudenheten endast till den ballistiska banan , och huvudenheten utför ytterligare acceleration för att placera rymdfarkosten i referensbanan.
  2. Fri flygning av huvudenheten längs referensbanan. (Passivt läge, underhållsmotorer är avstängda. Men vid behov kan rymdfarkostens orienterings- och rotationsmotorer slås på.)
  3. Enkel eller multipel påslagning av framdrivningsmotorerna i rymdfarkostens huvudblock (omloppsbana). Överföring av huvudenheten (omloppsbanan) till en eller flera mellanliggande banor: ändring av banas höjd, fasbana, etc. - tills rymdfarkosten når målet (arbetsbanan) med de givna parametrarna för höjd, lutning, cirkulär eller elliptisk form , etc. (Aktivt läge för framdrivningsmotorer i rymdfarkostens huvudenhet)
  4. Orientering av rymdfarkosten i målbanan med hjälp av attitydpropeller: rotation av själva rymdfarkosten, antenner, solpaneler, instrument etc. Starta rymdfarkosten för att slutföra sin måluppgift.

Införandet i referensbanan börjar från det ögonblick som bärraketens motorer lanseras vid kosmodromen, sedan utarbetas de inledande stadierna av bärraketen och kasseras. Huvudmotorer i de första stegen av bärraketen tillåter vanligtvis bara en enda aktivering och tillåter inte ens en dubbel aktivering. Den aktiva uppskjutningsfasen slutar med avstängning av bärraketmotorerna och (i de flesta fall) kasseras alla förbrukade bärraketskepp. Den fria oberoende flygningen av huvudenheten börjar.

I vissa fall placerar bärraketen huvudenheten endast på en suborbital bana , och först då bildar huvudenheten en referensbana.

Huvudenheten (eller orbitalenheten), beroende på flyguppgiften och utformningen av bärraketen, kan ha en annan konfiguration. Till exempel:

Exempel på att skjuta upp en rymdfarkost i en referensbana

Varje uppskjutning är unik, men den ungefärliga uppskjutningstiden till referensbanan är cirka 500–800 sekunder (8–12 minuter). Flygcyklogram för vissa typer av bärraketer och några exempel på uppskjutning av huvudenheten i referensbanan:

Användning

Fri flygning längs referensbanan används vanligtvis för att kontrollera telemetri, distribuera antenner, solpaneler, kontrollera rymdfarkostens utrustning, upprätta kommunikation med MCC, orientera rymdfarkosten, beräkna varaktigheten av nästa puls, välja punkten för nästa puls osv.

Referens omloppsparametrar

Typiska parametrar för referensbanan, med exemplet med Soyuz-TMA-rymdfarkosten, kan vara:

När man bestämmer höjden på LEO är det viktigt att ange från vilken modell av jorden den mäts. Rysk ballistik indikerar traditionellt höjden över ellipsoiden, och de amerikanska över sfären, som ett resultat kan skillnaden nå 20 km (motsvarar ungefär skillnaden mellan jordens ekvatoriska och polära radier) och apogeum och perigeum positioner kan skifta.

Eftersom jordens dagliga rotation är inblandad i att skjuta upp nyttolasten i omloppsbana, beror bärraketen för bärraketen på banans lutning mot ekvatorialplanet. De bästa förutsättningarna uppnås om LEO har en lutning mot ekvatorn som matchar latituden för uppskjutningsplatsen från vilken uppskjutningen gjordes. Andra lutningar i omloppsbanan leder till en minskning av bärraketens parametrar när det gäller förmågan att sätta last i omloppsbana. Alla kosmodromer kan dock inte lanseras i den mest energimässigt gynnsamma riktningen, till exempel för Baikonur med en latitud på cirka 46 grader är det omöjligt att lansera i lutningar mindre än 48,5 grader på grund av restriktioner för platsen för de territorier där separerade delar av raketerna faller (uteslutningszoner). Den mest använda lutningen för uppskjutningar från Baikonur är 51,6 grader, lägre lutning används sällan.

Ju lägre omloppsbana, desto större lastmassa kan bärraketen föra till sig, allt annat lika. Därför är det fördelaktigt att göra referensbanan så låg som möjligt. I praktiken kan en omloppsflygtid (innan man går in i atmosfärens täta lager) på mindre än ett dygn orsaka problem vid misslyckanden ombord på rymdfarkosten, så sådana låga banor används praktiskt taget inte. Dessutom påverkas referensbanans minsta höjd av värdet på insättningsfelet, eftersom med en ogynnsam kombination av fel av mätinstrument, kontroller och externa faktorer kan omloppsbanan visa sig vara för låg, och rymdfarkosten kommer att återvända till jordens atmosfär och brinna ut innan den hinner manövrera. Ändå är det kända fall av uppskjutning av fordon i omloppsbanor med en rotationsperiod på mindre än 88 minuter och en perigeumhöjd på 121-150 km. Till exempel lanserades den automatiska stationen Luna-7 i en referensbana med en perigeum på 129 km . Satelliter av familjen KH-7 Gambit lanserades i liknande banor .

Den tid som rymdfarkosten spenderar i referensbanan

Etablerad

Den mest frekventa tiden som en rymdfarkost spenderar i referensbanan är från flera tiotals minuter till flera timmar. Men beroende på flyguppgiften och andra faktorer kan denna tid vara från flera minuter till flera dagar. Till exempel var NEAR_Shoemaker i referensbana i bara 13 minuter,

I referensbanan kan enheten vara, inklusive mindre än ett varv, i enlighet med färdplanen. Till exempel utfördes alla nyttolaster som avfyrades av 8K78 Molniya-raketen i referensbanan från ungefär 2/3 till 3/4 av ett varv. Med expansionen av kapaciteten hos kontrollsystemet för de övre stadierna av raketer och övre stadier började tiden som spenderades i referensbanan variera kraftigt. Så den indiska Mars-sonden " Mangalyan " tillbringade cirka 2 dagar i referensbanan.

Ultimate

Den maximala möjliga tiden som rymdfarkosten spenderar i referensbanan bestäms huvudsakligen av luftmotståndet. På grund av friktion mot atmosfären sker en gradvis minskning av omloppsbanan, fram till inträde i atmosfärens täta lager och rymdfarkostens fall till jorden.

Förutom höjden på omloppsbanan beror denna tid på de ballistiska parametrarna för den konstgjorda himlakroppen , på solens aktivitet under denna period, vilket påverkar höjden på de övre lagren av jordens atmosfär och några andra parametrar.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Design för rymdfarkostuppdrag - Charles D. Brown - Google Books . Hämtad 29 augusti 2018. Arkiverad från originalet 3 mars 2021.

Länkar

 Banor