Сонячно-синхронна орбіта

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Сонячно-синхронна орбіта

Сонячно-синхронна — орбіта являє собою геоцентричну орбіту з такими параметрами, що об'єкт, що знаходиться на такій орбіті, проходить над будь-якою точкою земної поверхні приблизно в один і той же місцевий сонячний час. Таким чином, кут освітлення земної поверхні буде приблизно однаковим на всіх проходах супутника. Такі постійні умови освітлення дуже добре підходять для супутників, що одержують зображення земної поверхні (в тому числі супутників дистанційного зондування землі, метеосупутників). Однак, присутні річні коливання сонячного часу, викликані еліптичністю земної орбіти.

Наприклад, супутник LandSat-7, що знаходиться на сонячно-синхронній орбіті може перетинати екватор п'ятнадцять разів на день, кожного разу о 10:00 місцевого часу.

Для досягнення подібних характеристик параметри орбіти вибираються таким чином, щоб орбіта процесувати в східному напрямі на 360 градусів на рік (приблизно на 1 градус в день), компенсуючи обертання Землі навколо Сонця. Прецесія відбувається за рахунок взаємодії супутника із Землею, несферичності через полярного стискання. Швидкість прецесії залежить від способу орбіти. Потрібної швидкості прецесії можна досягти лише для певного діапазону висот орбіт (як правило, вибираються значення 600—800 км, з періодами 96-100 хв.), необхідний нахил для згаданого діапазону висот близько 98°. Для орбіт з великими висотами потрібні досить великі значення способу, через що в зону відвідувань супутника перестають потрапляти полярні області.

Цей тип орбіт може мати різні варіації. Наприклад, можливі сонячно-синхронні орбіти з великим ексцентриситетом. У цьому випадку сонячний час проходу буде зафіксовано тільки для однієї точки орбіти (як правило, перигею).

Період обертання вибирається відповідно до необхідного періодом повторних проходів над однією і тією ж точкою поверхні. Хоча супутник на круговій сонячно-синхронній орбіті перетинає екватор в один і той же місцевий час, це відбувається в різних точках екватора (на різній довготі) через те, що Земля обертається на деякий кут між проходами супутника. Припустимо, період обертання становить 96 хв. Це значення остачі ділить сонячні добу на п'ятнадцять. Таким чином, за добу супутник пройде над п'ятнадцятьма різними точками екватора, через добу повернувшись до першої точки. Підбираючи складніші (нецілі) відносини, можна збільшити число відвідуваних точок за рахунок збільшення періоду відвідин однієї і тієї ж точки.

Спеціальними випадками геосинхронной орбіти є орбіта, на якій відвідування екватора відбувається опівдні/півночі, а також орбіта, що лежить в площині термінатора, тобто в смузі заходів і сходів. Останній варіант не має сенсу для супутників, що здійснюють оптичну фотозйомку, але хороший для радарних супутників, тому що забезпечує відсутність ділянок орбіти, на яких супутник потрапляє в тінь Землі. Таким чином, на такій орбіті сонячні батареї супутника постійно висвітлюються Сонцем.

Технічні деталі[ред.ред. код]

Для сонячно-синхронної орбіти прецессия повинна відбуватися в напрямку, протилежному обертанню землі. Хороше наближення дає наступна формула:

\omega_p = -\frac{3 a^2}{2 r^2} J_2 \omega \cos i, де
\omega_p \, швидкість прецесії (рад / с)
a \, екваторіальний радіус землі (6378137 м)
r \, радіус орбіти супутника
\omega \, кутова частота (2\pi (2π радіан поділене на період)
i \, нахил орбіти
J_2 \, другий динамічний фактор форми Землі (1.08 × 10 −3).

Остання величина виражається через полярне стиснення наступним чином:

J_2 = \frac{2 \varepsilon_E}{3} - \frac{a^3 \omega_E^2}{3 G M_E}, де

\varepsilon_E \, полярне стиснення Землі
\omega_E \, швидкість обертання Землі (7.292115 × 10 −5 рад/с)
G M_E \, твір універсальної гравітаційної постійної і маси Землі (3.986004418 × 10 14 м³ / с²)

Джерела[ред.ред. код]


Сатурн Це незавершена стаття з астрономії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.
Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.