Geostatsionar orbitada sun'iy yo'ldosh Yerga yaqinlashmaydi yoki undan uzoqlashmaydi va bundan tashqari, Yer bilan aylanib, u doimo ekvatorning istalgan nuqtasi ustida joylashgan. Shunday qilib, sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi tortishish va markazdan qochma kuchlar bir-birini muvozanatlashi kerak. Geostatsionar orbitaning balandligini hisoblash uchun siz usullardan foydalanishingiz mumkin klassik mexanika va sun'iy yo'ldoshning mos yozuvlar tizimiga o'tib, quyidagi tenglamadan harakat qiling:
bu erda inersiya kuchi va bu holda markazdan qochma kuch; tortishish kuchi. Sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi tortishish kuchining kattaligi qonun bilan aniqlanishi mumkin universal tortishish Nyuton:
bu erda sun'iy yo'ldoshning massasi, Yerning kilogrammdagi massasi, tortishish doimiysi va orbita radiusi (sun'iy yo'ldoshdan Yer markazigacha bo'lgan metrlarda masofa).
Markazdan qochma kuchning kattaligi quyidagilarga teng:
orbitada aylanma harakat paytida yuzaga keladigan markazga yo'naltirilgan tezlanish qayerda.
Ko'rinib turibdiki, sun'iy yo'ldoshning massasi markazdan qochma kuch va tortishish kuchining ifodalarida mavjud. Ya'ni, orbitaning balandligi sun'iy yo'ldoshning massasiga bog'liq emas, bu har qanday orbita uchun to'g'ri bo'ladi va tortishish va inersiya massalarining tengligining natijasidir. Binobarin, geostatsionar orbita faqat markazdan qochma kuchi kattaligi bo'yicha teng bo'ladigan va ma'lum bir balandlikda Yerning tortishish kuchi tomonidan yaratilgan tortishish kuchiga qarama-qarshi bo'lgan balandlik bilan belgilanadi.
Markazga uchuvchi tezlanish quyidagilarga teng:
bu erda sun'iy yo'ldoshning aylanish burchak tezligi, sekundiga radyanda.
Gravitatsion va markazdan qochma kuchlarning tengligiga asoslanib, biz quyidagilarni olamiz:
Burchak tezligi ω
bir aylanishda yurgan burchakni aylanish davriga bo'lish yo'li bilan hisoblanadi (bir aylanish davomidagi vaqt). to'liq burilish orbita: bir yulduz kuni yoki 86164 soniya). Biz olamiz: 
rad/s
Orbitaning taxminiy radiusi 42 164 km. Yerning ekvatorial radiusini, 6,378 kmni ayirib, biz 35,786 km GEO balandligini olamiz.
Orbital tezlik
Geostatsionar orbitadagi harakat tezligi burchak tezligini orbita radiusiga ko'paytirish yo'li bilan hisoblanadi: km/s.
Bu Yerga yaqin orbitada (radiusi 6400 km) birinchi qochish tezligi 8 km/s dan taxminan 2,5 baravar kam. Dumaloq orbita uchun tezlikning kvadrati uning radiusiga teskari proportsional bo'lganligi sababli, birinchi kosmik tezlikka nisbatan tezlikning pasayishi orbital radiusni 6 martadan ko'proq oshirish orqali erishiladi.
Orbita uzunligi
Geostatsionar orbita uzunligi: . 42 164 km orbital radiusi bilan biz 264 924 km orbital uzunligini olamiz. Sun'iy yo'ldoshlarning "turish nuqtalarini" hisoblash uchun orbita uzunligi juda muhimdir.
Sun’iy yo‘ldoshni geostatsionar orbitada orbital holatda ushlab turish.Geostatsionar orbitada aylanuvchi sun’iy yo‘ldosh shu orbita parametrlarini o‘zgartiruvchi bir qancha kuchlar (tartibsizliklar) ta’sirida bo‘ladi. Xususan, bunday buzilishlarga gravitatsion oy-quyosh buzilishlari, Yerning tortishish maydonining bir jinsli emasligining ta'siri, ekvatorning elliptikligi va boshqalar kiradi. Orbital degradatsiya ikki asosiy hodisada ifodalanadi:
1) Sun'iy yo'ldosh orbita bo'ylab o'zining dastlabki orbital holatidan barqaror muvozanatning to'rtta nuqtasidan biriga, ya'ni "geostatsionar orbitaning potentsial teshiklari" (ularning uzunliklari 75,3 ° D, 104,7 ° V, 165,3 ° E va va) tomon harakatlanadi. 14,7° Vt) Yer ekvatoridan yuqorida;
2) Orbitaning ekvatorga moyilligi yiliga taxminan 0,85 gradus tezlikda oshadi (dastlabki = 0 dan) va 26,5 yil ichida maksimal 15 darajaga etadi.
Ushbu buzilishlarni qoplash va sun'iy yo'ldoshni belgilangan statsionar nuqtada ushlab turish uchun sun'iy yo'ldosh harakatlantiruvchi tizim (kimyoviy yoki elektr raketa) bilan jihozlangan. Vaqti-vaqti bilan past quvvatli dvigatellarni yoqish orqali (orbitaning moyilligini oshirish uchun "shimoldan janubga" tuzatish va orbita bo'ylab siljishni qoplash uchun "g'arbiy-sharqqa") sun'iy yo'ldosh belgilangan statsionar nuqtada saqlanadi. Bunday qo'shimchalar bir necha (10-15) kunda bir necha marta amalga oshiriladi. Shimoldan janubga qarab tuzatish bo'ylama tuzatishga qaraganda (yiliga taxminan 2 m / s) xarakterli tezlikni (yiliga taxminan 45-50 m / s) sezilarli darajada oshirishni talab qilishi muhimdir. Sun'iy yo'ldoshning butun xizmat muddati davomida (zamonaviy televizion sun'iy yo'ldoshlar uchun 12-15 yil) orbitasini to'g'rilashni ta'minlash uchun bortda sezilarli darajada yoqilg'i zaxirasi talab qilinadi (kimyoviy dvigateldan foydalanganda yuzlab kilogramm). Sun'iy yo'ldoshning kimyoviy raketa dvigateli o'rinbosar yonilg'i ta'minoti tizimiga ega (ko'taruvchi gaz - geliy) va uzoq vaqt ishlaydigan, yuqori qaynaydigan komponentlar (odatda nosimmetrik dimetilgidrazin va azot tetroksidi) bilan ishlaydi. Bir qator sun'iy yo'ldoshlar plazma dvigatellari bilan jihozlangan. Ularning kuchi kimyoviy bo'lganlarga qaraganda sezilarli darajada kamroq, ammo ularning yuqori samaradorligi (bir manevr uchun o'nlab daqiqalarda o'lchanadigan uzoq muddatli ishlash tufayli) bortda kerakli yoqilg'i massasini tubdan kamaytirishga imkon beradi. Harakat tizimining turini tanlash qurilmaning o'ziga xos texnik xususiyatlari bilan belgilanadi.
Xuddi shu qo'zg'alish tizimi, agar kerak bo'lsa, sun'iy yo'ldoshni boshqa orbital holatiga o'tkazish uchun ishlatiladi. Ba'zi hollarda, odatda, sun'iy yo'ldoshning ishlash muddati tugashi bilan, yoqilg'i sarfini kamaytirish uchun, shimoldan janubga orbitani tuzatish to'xtatiladi, qolgan yoqilg'i esa faqat g'arbiy-sharqiy tuzatish uchun ishlatiladi. Yoqilg'i zaxirasi geostatsionar orbitada sun'iy yo'ldoshning xizmat qilish muddatini cheklovchi asosiy omil hisoblanadi.
Reja:
- Kirish
- 1 Doimiy nuqta
- 2 Sun'iy yo'ldoshlarni orbitaga joylashtirish
- 3
Geostatsionar orbita parametrlarini hisoblash
- 3.1 Orbital radiusi va orbital balandligi
- 3.2 Orbital tezlik
- 3.3 Orbita uzunligi
- 4 Aloqa Eslatmalar
Kirish
Geostatsionar orbita(GSO) - sun'iy sun'iy yo'ldosh sayyorani aylanib yurgan holda, Yer ekvatori (0 ° kenglik) ustida joylashgan aylana orbita. burchak tezligi, Yerning oʻz oʻqi atrofida aylanishining burchak tezligiga teng va doimo bir xil nuqtadan yuqorida joylashgan. yer yuzasi. Geostatsionar orbita geosinxron orbita turi bo'lib, joylashtirish uchun ishlatiladi sun'iy yo'ldoshlar(aloqa, teleko'rsatuvlar va boshqalar)
Sun'iy yo'ldosh Yerning aylanish yo'nalishi bo'yicha, dengiz sathidan 35 786 km balandlikda orbitada aylanishi kerak (GEO balandligini hisoblash uchun pastga qarang). Aynan shu balandlik sun'iy yo'ldoshga Yerning yulduzlarga nisbatan aylanish davriga teng aylanish davrini ta'minlaydi (yulduzli kun: 23 soat, 56 daqiqa, 4,091 soniya).
Geostatsionar sun'iy yo'ldoshlardan aloqa maqsadlarida foydalanish g'oyasi bildirildi [ Qachon?] K. E. Tsiolkovskiy va sloveniyalik astronavtika nazariyotchisi Herman Potocnik 1928. Geostatsionar orbitaning afzalliklari 1945 yilda "Simsiz dunyo" jurnalida Artur C. Klarkning ilmiy-ommabop maqolasi nashr etilgandan keyin keng ma'lum bo'ldi, shuning uchun G'arbiy geostatsionarda. va geosinxron orbitalar ba'zan "deb ataladi. Klark orbitalari", A " Klarkning kamari" Yer ekvatori tekisligida dengiz sathidan 36 000 km masofada joylashgan, orbital parametrlari geostatsionarga yaqin bo'lgan kosmos hududiga ishora qiladi. GEOga muvaffaqiyatli uchirilgan birinchi sun'iy yo'ldosh Sinkom-2, NASA tomonidan 1963 yil iyul oyida ishga tushirilgan.
1. Doimiy nuqta
Geostatsionar orbitada joylashgan sunʼiy yoʻldosh Yer yuzasiga nisbatan statsionar boʻladi, shuning uchun uning orbitadagi joylashuvi statsionar nuqta deb ataladi. Natijada, sun'iy yo'ldoshga yo'naltirilgan va sobit yo'nalishli antenna uzoq vaqt davomida ushbu sun'iy yo'ldosh bilan doimiy aloqani saqlab turishi mumkin.
2. Sun'iy yo'ldoshlarni orbitaga joylashtirish
Arxangelsk uchun ufqdan maksimal mumkin bo'lgan sun'iy yo'ldosh balandligi 17,2 ° ni tashkil qiladi
Klark kamarining eng baland nuqtasi har doim janubga to'g'ri keladi. Grafikning pastki qismida darajalar - sun'iy yo'ldoshlar joylashgan meridianlar mavjud.
Yonlarda sun'iy yo'ldoshlarning ufqdan balandliklari joylashgan.
Yuqori qismida sun'iy yo'ldoshga yo'nalish ko'rsatilgan. Aniqlik uchun siz uni gorizontal ravishda 7,8 marta cho'zishingiz va chapdan o'ngga aylantirishingiz mumkin. Shunda u osmondagi kabi ko'rinadi.
Geostatsionar orbitaga faqat to'g'ridan-to'g'ri ekvator ustida joylashgan, balandligi 35 786 km ga yaqin bo'lgan doirada aniq erishish mumkin.
Agar geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar osmonda yalang'och ko'z bilan ko'rinadigan bo'lsa, ular ko'rinadigan chiziq ma'lum bir hudud uchun "Klark Belt" ga to'g'ri keladi. Mavjud turish nuqtalari tufayli geostatsionar sun'iy yo'ldoshlardan foydalanish qulay sun'iy yo'ldosh aloqasi: Yo'naltirilgandan so'ng, antenna har doim tanlangan sun'iy yo'ldoshga qaratiladi (agar u o'rnini o'zgartirmasa).
Sun'iy yo'ldoshlarni past balandlikdagi orbitadan geostatsionar orbitaga o'tkazish uchun geostatsionar ko'chirish orbitalari (GTO) qo'llaniladi - past balandlikda perigeyli elliptik orbitalar va geostatsionar orbitaga yaqin balandlikda apogey.
Qolgan yoqilg'ida faol ishlashni tugatgandan so'ng, sun'iy yo'ldosh GEO dan 200-300 km balandlikda joylashgan utilizatsiya orbitasiga o'tkazilishi kerak.
3. Geostatsionar orbita parametrlarini hisoblash
3.1. Orbital radiusi va orbital balandligi
Geostatsionar orbitada sun'iy yo'ldosh Yerga yaqinlashmaydi yoki undan uzoqlashmaydi va bundan tashqari, Yer bilan aylanib, u doimo ekvatorning istalgan nuqtasi ustida joylashgan. Shunday qilib, sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi tortishish va markazdan qochma kuchlar bir-birini muvozanatlashi kerak. Geostatsionar orbitaning balandligini hisoblash uchun siz klassik mexanika usullaridan foydalanishingiz va quyidagi tenglamadan foydalanishingiz mumkin:
F u = F Γ ,Qayerda F u- inersiya kuchi va bu holda markazdan qochma kuch; F D - tortishish kuchi. Sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi tortishish kuchining kattaligini Nyutonning universal tortishish qonuni bilan aniqlash mumkin:
,Qayerda m c- sun'iy yo'ldoshning massasi, M 3 - kilogrammdagi Yerning massasi, G tortishish doimiysi va R- sun'iy yo'ldoshdan Yerning markazigacha bo'lgan metrlardagi masofa yoki bu holda orbita radiusi.
Markazdan qochma kuchning kattaligi quyidagilarga teng:
,Qayerda a- orbitada aylanma harakat paytida yuzaga keladigan markazlashtirilgan tezlanish.
Ko'rib turganingizdek, sun'iy yo'ldoshning massasi m c markazdan qochma kuch va tortishish kuchi uchun ifodalarda koʻpaytiruvchi sifatida mavjud, yaʼni orbita balandligi sunʼiy yoʻldosh massasiga bogʻliq emas, bu har qanday orbita uchun toʻgʻri va tengligining natijasidir. gravitatsion va inertial massa. Binobarin, geostatsionar orbita faqat markazdan qochma kuchi kattaligi bo'yicha teng bo'ladigan va ma'lum bir balandlikda Yerning tortishish kuchi tomonidan yaratilgan tortishish kuchiga qarama-qarshi bo'lgan balandlik bilan belgilanadi.
Markazga uchuvchi tezlanish quyidagilarga teng:
,bu yerda ō - sun'iy yo'ldoshning aylanish burchak tezligi, sekundiga radyanda.
Keling, bitta muhim tushuntirishni beraylik. Haqiqatda markazga intiluvchi tezlanish bor jismoniy ma'no faqat inertial mos yozuvlar tizimida, markazdan qochma kuch esa xayoliy kuch deb ataladi va faqat aylanuvchi jismlar bilan bog'liq bo'lgan mos yozuvlar tizimlarida (koordinatalarda) paydo bo'ladi. Markazga yo'naltirilgan kuch (bu holda tortishish kuchi) markazga yo'naltirilgan tezlanishni keltirib chiqaradi. Mutlaq qiymatda (mutlaq sonli qiymatda) inertial mos yozuvlar tizimidagi markazdan qochma tezlashuv bizning holatimizda sun'iy yo'ldosh bilan bog'liq bo'lgan mos yozuvlar tizimidagi markazdan qochma tezlashuvga teng. Shuning uchun, bundan keyin, aytilgan fikrni hisobga olgan holda, biz "markazdan qochma tezlashuv" atamasini "markazdan qochma kuch" atamasi bilan birgalikda ishlatishimiz mumkin.
Gravitatsion kuch va markazdan qochma kuch iboralarini markazdan qochma tezlanishni almashtirish bilan tenglashtirib, biz quyidagilarga erishamiz:
.Kamaytirish m c, tarjima qilish R 2 chapga va ō 2 o'ngga, biz olamiz:
.Siz ushbu ifodani m - geosentrik tortishish doimiysi bilan almashtirib, boshqacha yozishingiz mumkin:
Burchak tezligi ō har bir aylanishda yurgan burchakni (radian) orbital davrga bo'lish yo'li bilan hisoblanadi (orbitada bir aylanishni bajarish uchun ketadigan vaqt: bir yulduz kuni yoki 86,164 soniya). Biz olamiz:
rad/sOlingan orbital radiusi 42164 km. Yerning ekvatorial radiusini, 6378 kmni ayirib, biz 35,786 km balandlikka erishamiz.
3.2. Orbital tezlik
Orbital tezlik (sun'iy yo'ldoshning kosmosda uchish tezligi) burchak tezligini orbital radiusga ko'paytirish yo'li bilan hisoblanadi:
km/s yoki = 11052 km/soatHisob-kitoblarni boshqa yo'l bilan amalga oshirishingiz mumkin. Geostatsionar orbitaning balandligi - bu Yerning markazidan masofa bo'lib, u erda sun'iy yo'ldoshning burchak tezligi Yerning aylanish burchak tezligiga to'g'ri keladi va birinchi qochish tezligiga teng orbital (chiziqli) tezlikni hosil qiladi. dumaloq orbita) ma'lum bir balandlikda. Ushbu oddiy tenglamani yechish orqali biz, albatta, markazdan qochma kuch yordamida hisob-kitoblardagi kabi qiymatlarni olamiz. Geostatsionar orbitalar nima uchun juda baland ekanligi ham aniq. Sun'iy yo'ldoshni Yerdan etarlicha uzoqqa olib borish kerak, shunda u erda birinchi qochish tezligi juda kichik bo'ladi (taxminan 3 km / s, past orbitalarda taxminan 8 km / s).
Shuni ham ta'kidlash kerakki, geostatsionar orbita aylana bo'lishi kerak (va shuning uchun birinchi qochish tezligi yuqorida muhokama qilingan). Agar tezlik birinchi kosmik tezlikdan past bo'lsa (Yerdan ma'lum masofada), u holda sun'iy yo'ldosh pasayadi; agar tezlik birinchi kosmik tezlikdan yuqori bo'lsa, u holda orbita elliptik bo'ladi va sun'iy yo'ldosh bo'lmaydi. Yer bilan bir xilda sinxron aylana oladi.
3.3. Orbita uzunligi
Geostatsionar orbita uzunligi: . 42 164 km orbital radiusi bilan biz 264 924 km orbital uzunligini olamiz.
Sun'iy yo'ldoshlarning "turish nuqtalarini" hisoblash uchun orbita uzunligi juda muhimdir.
4. Aloqa
Ushbu turdagi sun'iy yo'ldosh orqali aloqa signal tarqalishida katta kechikishlar bilan tavsiflanadi. Hatto bitta nurning sun'iy yo'ldoshga borishi va orqaga qaytishi deyarli to'rtdan bir soniyani oladi. Erdagi boshqa nuqtaga ping qilish taxminan yarim soniya davom etadi.
Orbital balandligi 35 786 km va yorug'lik tezligi taxminan 300 000 km / s bo'lgan holda, Yerning sun'iy yo'ldoshi nurlarining harakatlanishi 35786/300000 = ~0,12 soniyani talab qiladi. Nur yo'li "Yer (uzatuvchi) -> sun'iy yo'ldosh -> Yer (qabul qiluvchi)" ~0,24 sek. Ping uchun ~0,48 soniya kerak bo'ladi
Sun'iy yo'ldosh uskunalari va yer usti xizmatlari uskunalaridagi signal kechikishini hisobga olgan holda, Yer -> sun'iy yo'ldosh -> Yer yo'nalishi bo'yicha umumiy signal kechikishi 2-4 s ga yetishi mumkin.
Sun'iy yo'ldoshni geostatsionar orbitadagi bir nuqtada ushlab turish energiya va shunga mos ravishda moliyaviy xarajatlarni talab qiladi. Buning sababi shundaki, orbita qat'iy aylana shaklida bo'lishi, qat'iy belgilangan balandlikka ega bo'lishi va qat'iy belgilangan tezlik bilan tavsiflanishi kerak (barcha uchta parametr o'zaro bog'liq). Shu sababli, geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar orbitaning tezligi va balandligini to'g'rilash uchun mavjud yoqilg'i zahiralarini tezda iste'mol qiladilar. Shuning uchun hozirgi vaqtda ular asosan "osilgan" emas, balki geosinxron orbitalarda joylashgan "sakkizli raqam" sun'iy yo'ldoshlaridan foydalanadilar, ular boshqa narsalar qatorida geostatsionar orbitalardan sezilarli darajada past bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, ekvator tekisligiga burchak ostida joylashgan to'qnashuvchi elliptik orbitalardagi ikkita sun'iy yo'ldoshning ishlashi bitta geostatsionar sun'iy yo'ldoshga qaraganda ancha arzon.
Biroq, geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar hali ham ko'plab harbiy razvedka maqsadlari uchun, shuningdek, kosmik nishonga olish, ya'ni yo'naltirish uchun ajralmasdir. kosmik kemalar orbitaga kirganda va orbitadan orbitaga o'tishda. Bundan tashqari, kelajakda aynan geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar kosmik liftlar deb ataladigan qurilmalarning ishlashini ta'minlaydi.
Ushbu tezis ruscha Vikipediyadagi maqolaga asoslangan. Sinxronizatsiya 09.07.11 23:38:18 da yakunlandi
Shunga o'xshash tezislar: Texas ustidagi geostatsionar banan, Sputnik (RN), Pan (sun'iy yo'ldosh), Mab (sun'iy yo'ldosh), Io (sun'iy yo'ldosh), Zeya (sun'iy yo'ldosh), Zoya (sun'iy yo'ldosh), Sputnik-3, Sputnik-5.
3-bob
SUN'IY YER YO'LDOVCHILARINING ORBITALARI. ORBITAGA SUY'UNDAYLIKLARNI UCHIRISh
Sun'iy sun'iy yo'ldoshning traektoriyasi orbita deb ataladi. Sun'iy yo'ldoshning erkin parvozi paytida, uning bortdagi reaktiv dvigatellari o'chirilganda, harakat tortishish kuchlari va inertsiya ta'sirida sodir bo'ladi, asosiy kuch Yerning tortishish kuchi hisoblanadi.
Agar biz Yerni qat'iy sharsimon deb hisoblasak va Yerning tortishish maydonining ta'siri sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi yagona kuchdir, u holda sun'iy yo'ldoshning harakati taniqli Kepler qonunlariga bo'ysunadi: u statsionarda (mutlaq fazoda) sodir bo'ladi. ) Yerning markazidan o'tuvchi tekislik - orbital tekislik; orbita ellips (3.1-rasm) yoki aylana (ellipsning maxsus holati) shakliga ega.
Sun'iy yo'ldosh harakat qilganda umumiy mexanik energiya (kinetik va potentsial) o'zgarishsiz qoladi, buning natijasida sun'iy yo'ldosh Yerdan uzoqlashganda uning harakat tezligi pasayadi.
Er sun'iy yo'ldoshining elliptik orbitasining qutb koordinata tizimidagi tenglamasi formula bilan aniqlanadi.
Elliptik orbita holatida perigey nuqtasi r = rp radius vektorining eng kichik qiymatiga mos keladigan orbita nuqtasi, apogey nuqtasi r = ra eng katta qiymatiga mos keladigan nuqtadir (3.2-rasm).
Yer ellips fokuslaridan birida joylashgan. (3.1) formulaga kiritilgan miqdorlar quyidagi munosabatlar bilan bog'langan:
Fokuslar va ellips markazi orasidagi masofa ae, ya'ni eksantriklik bilan proportsionaldir. Sun'iy yo'ldoshning Yer yuzasidan balandligi
Qayerda R- Yerning radiusi. Orbital tekislikning ekvator tekisligi bilan kesishish chizig'i (3.1-rasmda a - a) tugunlar chizig'i deb ataladi, orbital tekislik bilan ekvator tekisligi orasidagi i burchak orbital moyillikdir. Nishabga qarab ekvatorial (i = 0°), qutbli (i = 90°) va qiya orbitalar (0°)
Sun'iy yo'ldoshning orbitasi, shuningdek, apogey uzunligi bilan tavsiflanadi d - sun'iy yo'ldoshning apogey va orbital davri T (vaqt) dan o'tayotgan paytda pastki sun'iy yo'ldosh nuqtasi (radius vektorining Yer yuzasi bilan kesishish nuqtasi) uzunligi. bir xil orbital nuqtaning ikkita ketma-ket o'tishlari o'rtasida).
Aloqa va radioeshittirish tizimlari uchun etarli davomiylikdagi aloqa seansi uchun sun'iy yo'ldosh va ulangan yer stansiyalari o'rtasida aniq ko'rish chizig'i bo'lishi kerak. Agar sessiya kechayu kunduz bo'lmasa, uni har kuni bir vaqtning o'zida takrorlash qulay. Shuning uchun, aylanish davri Yerning o'z o'qi atrofida aylanish vaqtiga teng yoki ko'p marta, ya'ni yulduz kuniga (23 soat 56 minut 4 s) teng bo'lgan sinxron orbitalarga afzallik beriladi.
Molniya sun'iy yo'ldoshlari aloqa va osilgan tizimlar uchun ishlatilganda (perigey balandligi 500 km, apogey balandligi 40 ming km) orbital davri 12 soat bo'lgan yuqori elliptik orbita keng qo'llanilgan. Sun'iy yo'ldoshning yuqori balandlikda - apogey mintaqasida harakati sekinlashadi va sun'iy yo'ldosh Yerning janubiy yarim sharidan yuqorida joylashgan perigey hududidan juda tez o'tadi. Sun'iy sun'iy yo'ldoshning "Molniya" tipidagi orbitadagi ko'rish zonasi orbitaning ko'p qismida uning sezilarli balandligi tufayli katta. U shimoliy yarim sharda joylashgan va shuning uchun shimoliy mamlakatlar uchun qulaydir. Sobiq SSSRning butun hududiga sun'iy yo'ldoshlardan biri kamida 8 soat davomida xizmat ko'rsatishi mumkin, shuning uchun bir-birini almashtiradigan uchta sun'iy yo'ldosh kechayu kunduz ishlash uchun etarli edi. Hozirgi vaqtda aloqa va radioeshittirishdagi uzilishlarni bartaraf etish, sunʼiy yoʻldoshlardagi yer stansiyalarining antennalarini koʻrsatuvchi tizimlarni soddalashtirish va boshqa ekspluatatsion afzalliklarni taʼminlash maqsadida Yer yoʻldoshlarining geostatsionar orbitalaridan (GSO) foydalanishga oʻtildi.
Geostatsionar sunʼiy yoʻldoshning orbitasi aylana (eksentrisitet e=0), ekvatorial (qiyalik i=0°), sinxron orbita boʻlib, orbital davri 24 soat boʻlib, sunʼiy yoʻldosh sharqiy yoʻnalishda harakatlanadi.
1945 yilda GSO orbitasi keyinchalik ilmiy fantastika yozuvchisi sifatida tanilgan ingliz muhandisi Artur Klark tomonidan hisoblab chiqilgan va aloqa sun'iy yo'ldoshlari uchun foydalanishni taklif qilgan. Angliya va boshqa ko'plab mamlakatlarda geostatsionar orbita "Klark belbog'i" deb ataladi (3.3-rasm).
Orbita Yer yuzasidan 35786 km balandlikda, Yer ekvatori tekisligida yotgan aylana shakliga ega. Sun'iy yo'ldoshning aylanish yo'nalishi Yerning kunlik aylanish yo'nalishiga to'g'ri keladi. Shuning uchun, er yuzidagi kuzatuvchiga sun'iy yo'ldosh osmon yarim sharining ma'lum bir nuqtasida harakatsiz ko'rinadi.
Geostatsionar orbitaning o'ziga xosligi shundaki, boshqa parametrlar kombinatsiyasisiz erkin harakatlanuvchi sun'iy yo'ldoshning erdagi kuzatuvchiga nisbatan harakatsizligiga erishish mumkin emas. Geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarning ba'zi afzalliklarini ta'kidlash kerak. Aloqa uzluksiz, kechayu kunduz, o'tishlarsiz amalga oshiriladi (sun'iy yo'ldosh boshqasiga kiradi);
yer stansiyalarining antennalarida sun'iy yo'ldoshni avtomatik kuzatish tizimlari soddalashtirilgan, ba'zilarida esa yo'q qilingan;
uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalarni haydash (harakat qilish) mexanizmi engil, soddalashtirilgan va tejamkorroq; Yer-kosmos yo'lida signal zaiflashuvining yanada barqaror qiymatiga erishildi; geostatsionar sun'iy yo'ldoshning ko'rish zonasi er yuzasining uchdan bir qismini tashkil qiladi; global aloqa tizimini yaratish uchun uchta geostatsionar yo'ldosh etarli; Doppler effekti tufayli chastota siljishi yo'q (yoki juda kichik bo'ladi).
Doppler effekti - bu uzatuvchi va qabul qiluvchi o'zaro harakat qilganda yuqori chastotali elektromagnit tebranishlar chastotasining o'zgarishini o'z ichiga olgan fizik hodisa. Doppler effekti bilan izohlanadi
vaqt bo'yicha masofadagi farq. Bunday ta'sir sun'iy yo'ldosh orbitada harakat qilganda ham paydo bo'lishi mumkin. Qattiq homiladorlik sun'iy yo'ldoshi orqali aloqa liniyalarida Doppler siljishi sodir bo'lmaydi, haqiqiy geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarda bu unchalik muhim emas va juda cho'zilgan elliptik yoki past dumaloq orbitalarda bu sezilarli bo'lishi mumkin. Ta'sir o'zini sun'iy yo'ldosh tomonidan uzatiladigan tebranishlarning tashuvchisi chastotasining beqarorligi sifatida namoyon bo'ladi, bu esa bortdagi takrorlagich va er stantsiyasining uskunasida yuzaga keladigan apparat chastotasining beqarorligiga qo'shiladi. Ushbu beqarorlik signalni qabul qilishni sezilarli darajada murakkablashtirishi mumkin, bu esa qabul qilish shovqin immunitetining pasayishiga olib keladi.
Afsuski, Doppler effekti modulyatsiya qiluvchi tebranishlar chastotasining o'zgarishiga yordam beradi. O'tkazilayotgan signal spektrining bunday siqilishini (yoki kengayishini) apparat usullari bilan boshqarib bo'lmaydi, shuning uchun chastota o'zgarishi qabul qilinadigan chegaralardan oshsa (masalan, chastota bo'linish uskunalarining ayrim turlari uchun 2 Gts), kanal qabul qilinishi mumkin emas.
Radio signalining Yer - sun'iy yo'ldosh - Yer chizig'i bo'ylab tarqalishi paytida kechikishi ham aloqa kanallarining xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Simpleks (bir yo'nalishli) xabarlarni (televidenie dasturlari, ovozli eshittirish va boshqa diskret (interval) xabarlarni uzatishda bu kechikish iste'molchi tomonidan sezilmaydi. Biroq, dupleks (ikki tomonlama) aloqada bir necha soniya kechikish allaqachon seziladi. Masalan, Yerdan GEO ga va orqaga elektromagnit to'lqin 2...4 s (yo'ldosh apparatidagi signalning kechikishini hisobga olgan holda) va yerga asoslangan asbob-uskunalarni «sayohat qiladi». aniq vaqt signallarini uzatish.
Geostatsionar sun'iy yo'ldoshni orbitaga chiqarish odatda oraliq orbita orqali ko'p bosqichli raketa tomonidan amalga oshiriladi. Zamonaviy raketa - bu raketa dvigatelining reaktiv kuchi bilan harakatlanadigan murakkab kosmik kema.
Raketa uchuvchi apparati raketa va bosh bloklardan iborat. Raketa bloki yonilg'i bo'linmasi, harakatlanish tizimi va bosqichni ajratish tizimining elementlari bo'lgan kompozit raketaning avtonom qismidir. Bosh blokda sun'iy yo'ldoshning tuzilishini atmosferada parvoz paytida kelayotgan havo oqimining quvvat va issiqlik ta'siridan himoya qiladigan va uning ichki yuzasiga uchirishga tayyorgarlik ko'radigan elementlarni o'rnatish uchun xizmat qiladigan foydali yuk va pardoz mavjud. parvozda ishlamaydi. Asosiy pardozlash sun'iy yo'ldosh dizaynini engillashtirishga imkon beradi va passiv element bo'lib, raketa tashuvchisi atmosferaning zich qatlamlaridan chiqqandan so'ng yo'qoladi va u erga tushadi. Kosmik kemaning foydali yuki rele aloqa va radioeshittirish uskunalari, radiotelemetriya tizimlari, barcha yordamchi va qo'llab-quvvatlash tizimlari bilan sun'iy yo'ldosh tanasining o'zidan iborat.
Sarflanadigan ko'p bosqichli raketaning ishlash printsipi quyidagicha: birinchi bosqich ishlayotganda, qolganlari haqiqiy foydali yuk bilan birga birinchi bosqichning foydali yuki deb hisoblanishi mumkin. Ajratilgandan so'ng, ikkinchisi ishlay boshlaydi, u keyingi bosqichlar va haqiqiy yuk bilan birgalikda yangi mustaqil raketani tashkil qiladi. Ikkinchi bosqich uchun barcha keyingilar (agar mavjud bo'lsa), haqiqiy yuk bilan birgalikda foydali yuk rolini o'ynaydi va hokazo, ya'ni uning parvozi bir necha bosqichlar bilan tavsiflanadi, ularning har biri o'ziga xoslikni berish bosqichiga o'xshaydi. uning tarkibiga kiritilgan boshqa bir bosqichli raketalarning boshlang'ich tezligi. Bunday holda, har bir keyingi bir bosqichli raketaning dastlabki tezligi avvalgisining oxirgi tezligiga teng. Tashuvchining birinchi va keyingi bosqichlari qo'zg'alish tizimidagi yoqilg'ining to'liq yonishidan keyin rad etiladi.
Sun'iy sun'iy sun'iy yo'ldoshni orbitaga chiqarishda raketaning tutadigan yo'liga parvoz yo'li deyiladi. U faol va passiv bo'limlar bilan tavsiflanadi. Parvozning faol bosqichi - dvigatellar ishlayotgan holda raketa bosqichlarining parvozi, passiv faza - ishlatilgan raketa birliklarining raketadan ajratilgandan keyin parvozi.
Tashuvchi vertikal (1-qism, 185...250 km balandlikda joylashgan) boshlanib, keyin egri chiziqqa kiradi.
sharqiy yo'nalishda faol 2-sayt. Ushbu bo'limda birinchi bosqich mahalliy ufqqa nisbatan o'z o'qining moyillik burchagining asta-sekin kamayishini ta'minlaydi. 3, 4-bo'limlar ikkinchi va uchinchi bosqichlarning faol parvoz uchastkalari, mos ravishda 5 - sun'iy yo'ldosh orbitasi, 6, 7 - birinchi va ikkinchi bosqich raketa birliklarining passiv parvoz qismlari (3.4-rasm).
Sun'iy sun'iy sun'iy yo'ldoshni tegishli orbitaga chiqarishda raketaning uchirilish vaqti va joyi muhim rol o'ynaydi. Hisob-kitoblarga ko'ra, kosmodromni iloji boricha ekvatorga yaqinroq joylashtirish foydaliroqdir, chunki sharqiy yo'nalishda tezlashganda raketa qo'shimcha tezlikka erishadi. Bu tezlik Vk kosmodromining periferik tezligi, ya'ni sayyoraning kunlik aylanishi tufayli uning Yer o'qi atrofida harakat tezligi deb ataladi.
ya'ni ekvatorda 465 m/s ga, Boyqo'ng'ir kosmodromining kengligida esa 316 m/s ga teng. Amalda, bu xuddi shu raketa bilan ekvatordan og'irroq sun'iy yo'ldosh uchirilishi mumkinligini anglatadi.
Raketa raketasi parvozining yakuniy bosqichi sun'iy yo'ldoshning orbitaga chiqarilishi bo'lib, uning shakli raketa tomonidan sun'iy yo'ldoshga berilgan kinetik energiya, ya'ni tashuvchining oxirgi tezligi bilan belgilanadi. Agar sun'iy yo'ldoshga uni GEOga uchirish uchun etarli miqdorda energiya berilgan bo'lsa, raketa uni Yerdan 35 875 km uzoqlikdagi nuqtaga olib chiqishi va unga 3075 m / s tezlikni berishi kerak.
Geostatsionar sun'iy yo'ldoshning orbital tezligini hisoblash oson. GEO ning Yer yuzasidan balandligi 35786 km, GSO radiusi 6366 km katta (Yerning oʻrtacha radiusi), yaʼni 42241 km. GSO radiusining qiymatini 2l (6,28) ga ko'paytirsak, biz uning atrofini olamiz - 265,409 km. Agar biz uni kun uzunligiga soniyalarga (86 400 s) ajratsak, sun'iy yo'ldoshning orbital tezligini olamiz - o'rtacha 3,075 km / s yoki 3075 m / s.
Odatda, sun'iy yo'ldoshni raketa bilan uchirish to'rt bosqichda amalga oshiriladi: dastlabki orbitaga chiqish; "kutish" orbitasiga kirish (to'xtash orbitasi); uzatish orbitasiga kirish; yakuniy orbitaga kirish (3.5-rasm). Raqamlar sun'iy yo'ldoshni GEOga chiqarishning quyidagi bosqichlariga mos keladi: 1 - dastlabki uzatish orbitasi; 2 - birinchi
oraliq uzatish orbitasiga kirish uchun apogey dvigatelini yoqish; 3 - orbitadagi pozitsiyani aniqlash;
4 - apogey dvigatelining dastlabki drift orbitasiga kirish uchun ikkinchi faollashuvi; 5 - orbital tekislikni qayta yo'naltirish va xatolarni tuzatish; 6 - orbital tekislikka perpendikulyar yo'nalish va xatolarni tuzatish; 7 -
sun'iy yo'ldosh platformasini to'xtatish, panellarni ochish, raketa bilan to'liq tushirish; 8 - antennalarni ochish, gyrostabilizatorni yoqish; 9 - pozitsiyani barqarorlashtirish: antennalarni Yerdagi kerakli nuqtaga yo'naltirish, quyosh panellarini Quyoshga yo'naltirish, bort takrorlagichini yoqish va uning nominal ish rejimini o'rnatish.
: 23 soat 56 daqiqa 4,091 soniya).
Aloqa maqsadlarida geostatsionar sun'iy yo'ldoshlardan foydalanish g'oyasini 1928 yilda sloveniyalik astronavtika nazariyotchisi Herman Potočnik bildirgan.
Geostatsionar orbitaning afzalliklari 1945 yilda Wireless World jurnalida Artur Klarkning ilmiy-ommabop maqolasi nashr etilgandan so'ng keng ma'lum bo'ldi, shuning uchun G'arbda geostatsionar va geosinxron orbitalar ba'zan "deb ataladi. Klark orbitalari", A " Klarkning kamari" Yer ekvatori tekisligida dengiz sathidan 36 000 km masofada joylashgan, orbital parametrlari geostatsionarga yaqin bo'lgan kosmos hududiga ishora qiladi. GEOga muvaffaqiyatli uchirilgan birinchi sun'iy yo'ldosh Sinkom-3 NASA tomonidan 1964 yil avgust oyida ishga tushirilgan.
Entsiklopedik YouTube
-
1 / 5
Geostatsionar orbitaga faqat to'g'ridan-to'g'ri ekvator ustida joylashgan, balandligi 35 786 km ga yaqin bo'lgan doirada aniq erishish mumkin.
Agar geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar osmonda yalang'och ko'z bilan ko'rinadigan bo'lsa, ular ko'rinadigan chiziq ma'lum bir hudud uchun "Klark Belt" ga to'g'ri keladi. Mavjud o'rnatish nuqtalari tufayli geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar sun'iy yo'ldosh aloqasi uchun foydalanish uchun qulaydir: yo'naltirilgandan so'ng, antenna har doim tanlangan sun'iy yo'ldoshga yo'naltiriladi (agar u o'z o'rnini o'zgartirmasa).
Sun'iy yo'ldoshlarni past balandlikdagi orbitadan geostatsionar orbitaga o'tkazish uchun geostatsionar ko'chirish orbitalari (GTO) qo'llaniladi - past balandlikda perigeyli elliptik orbitalar va geostatsionar orbitaga yaqin balandlikda apogey.
Qolgan yoqilg'ida faol ishlashni tugatgandan so'ng, sun'iy yo'ldosh GEO dan 200-300 km balandlikda joylashgan utilizatsiya orbitasiga o'tkazilishi kerak.
Geostatsionar orbita parametrlarini hisoblash
Orbital radiusi va orbital balandligi
Geostatsionar orbitada sun'iy yo'ldosh Yerga yaqinlashmaydi yoki undan uzoqlashmaydi va bundan tashqari, Yer bilan aylanib, u doimo ekvatorning istalgan nuqtasi ustida joylashgan. Shunday qilib, sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi tortishish va markazdan qochma kuchlar bir-birini muvozanatlashi kerak. Geostatsionar orbitaning balandligini hisoblash uchun siz klassik mexanika usullaridan foydalanishingiz mumkin va sun'iy yo'ldoshning mos yozuvlar tizimiga o'tib, quyidagi tenglamadan harakat qilishingiz mumkin:
F u = F D (\displaystyle F_(u)=F_(\Gamma)),Qayerda F u (\displaystyle F_(u))- inersiya kuchi va bu holda markazdan qochma kuch; F D (\displaystyle F_(\Gamma ))- tortishish kuchi. Sun'iy yo'ldoshga ta'sir qiluvchi tortishish kuchining kattaligini Nyutonning universal tortishish qonuni bilan aniqlash mumkin:
F D = G ⋅ M 3 ⋅ m c R 2 (\displaystyle F_(\Gamma)=G\cdot (\frac (M_(3)\cdot m_(c))(R^(2))),sun'iy yo'ldoshning massasi qayerda, M 3 (\displaystyle M_(3))- Yerning massasi kilogrammda, G (\displaystyle G) tortishish doimiysi va R (\displaystyle R)- sun'iy yo'ldoshdan Yerning markazigacha bo'lgan metrlardagi masofa yoki bu holda orbita radiusi.
Markazdan qochma kuchning kattaligi quyidagilarga teng:
F u = m c ⋅ a (\displaystyle F_(u)=m_(c)\cdot a),Qayerda a (\displaystyle a)- orbitada aylanma harakat paytida yuzaga keladigan markazlashtirilgan tezlanish.
Ko'rib turganingizdek, sun'iy yo'ldoshning massasi m c (\displaystyle m_(c)) markazdan qochma kuch va tortishish kuchi uchun ifodalarda koʻpaytiruvchi sifatida mavjud, yaʼni orbita balandligi sunʼiy yoʻldosh massasiga bogʻliq emas, bu har qanday orbita uchun toʻgʻri va tengligining natijasidir. gravitatsion va inertial massa. Binobarin, geostatsionar orbita faqat markazdan qochma kuchi kattaligi bo'yicha teng bo'ladigan va ma'lum bir balandlikda Yerning tortishish kuchi tomonidan yaratilgan tortishish kuchiga qarama-qarshi bo'lgan balandlik bilan belgilanadi.
Markazga uchuvchi tezlanish quyidagilarga teng:
a = ō 2 ⋅ R (\displaystyle a=\omega ^(2)\cdot R),bu erda sun'iy yo'ldoshning aylanish burchak tezligi, sekundiga radyanda.
Keling, bitta muhim tushuntirishni beraylik. Darhaqiqat, markazdan qochma tezlashuv faqat inertial sanoq sistemasida jismoniy ma'noga ega, markazdan qochma kuch esa xayoliy kuch deb ataladi va faqat aylanuvchi jismlar bilan bog'liq bo'lgan mos yozuvlar (koordinatalar) doirasida sodir bo'ladi. Markazga yo'naltirilgan kuch (bu holda tortishish kuchi) markazga yo'naltirilgan tezlanishni keltirib chiqaradi. Mutlaq qiymatda inertial mos yozuvlar tizimidagi markazdan qochma tezlashuv bizning holatimizda sun'iy yo'ldosh bilan bog'liq bo'lgan mos yozuvlar tizimidagi markazdan qochma tezlashuvga teng. Shuning uchun, bundan keyin, aytilgan fikrni hisobga olgan holda, biz "markazdan qochma tezlashuv" atamasini "markazdan qochma kuch" atamasi bilan birgalikda ishlatishimiz mumkin.
Gravitatsion va markazdan qochma kuchlar iboralarini markazga qo'yiladigan tezlanishni almashtirish bilan tenglashtirib, biz quyidagilarni olamiz:
m c ⋅ ō 2 ⋅ R = G ⋅ M 3 ⋅ m c R 2 (\displaystyle m_(c)\cdot \omega ^(2)\cdot R=G\cdot (\frac (M_(3)\cdot m_(c) )))(R^(2)))).Kamaytirish m c (\displaystyle m_(c)), tarjima qilish R 2 (\displaystyle R^(2)) chapga, va ō 2 (\displaystyle \omega ^(2)) o'ngga, biz olamiz:
R 3 = G ⋅ M 3 ō 2 (\displaystyle R^(3)=G\cdot (\frac (M_(3))(\omega ^(2)))) R = G ⋅ M 3 ō 2 3 (\displaystyle R=(\sqrt[(3)](\frac (G\cdot M_(3))(\omega ^(2))))).Bu ifodani almashtirish orqali boshqacha yozish mumkin G ⋅ M 3 (\displaystyle G\cdot M_(3)) yoqilgan m (\displaystyle \mu)- geosentrik tortishish doimiysi:
R = m ō 2 3 (\displaystyle R=(\sqrt[(3)](\frac (\mu )(\omega ^(2)))))Burchak tezligi ō (\displaystyle \omega) bir aylanishda o'tgan burchakni bo'lish yo'li bilan hisoblanadi ( 360 ∘ = 2 ⋅ p (\displaystyle 360^(\circ )=2\cdot \pi ) radian) orbital davr uchun (orbitada bitta to'liq aylanishni bajarish uchun ketadigan vaqt: bir yulduz kuni yoki 86,164 soniya). Biz olamiz:
ō = 2 ⋅ p 86164 = 7 , 29 ⋅ 10 − 5 (\displaystyle \omega =(\frac (2\cdot \pi )(86164))=7,29\cdot 10^(-5)) rad/sOlingan orbital radiusi 42164 km. Yerning ekvatorial radiusini, 6378 kmni ayirib, biz 35,786 km balandlikka erishamiz.
Hisob-kitoblarni boshqa yo'l bilan amalga oshirishingiz mumkin. Geostatsionar orbitaning balandligi - bu Yerning markazidan masofa bo'lib, unda sun'iy yo'ldoshning burchak tezligi Yerning aylanish burchak tezligiga to'g'ri keladi va birinchi kosmik tezlikka teng bo'lgan orbital (chiziqli) tezlikni hosil qiladi. dumaloq orbita) ma'lum bir balandlikda.
Burchak tezligi bilan harakatlanuvchi sun'iy yo'ldoshning chiziqli tezligi ō (\displaystyle \omega) masofada R (\displaystyle R) aylanish markazidan teng
v l = ō ⋅ R (\displaystyle v_(l)=\omega \cdot R)Masofadagi birinchi qochish tezligi R (\displaystyle R) massa ob'ektidan M (\displaystyle M) ga teng
v k = G M R; (\ displaystyle v_ (k) = (\ sqrt (G (\ frac (M) (R))));)Tenglamalarning o'ng tomonlarini bir-biriga tenglashtirib, biz ilgari olingan ifodaga kelamiz. radius GSO:
R = G M ō 2 3 (\displaystyle R=(\sqrt[(3)](G(\frac (M)(\omega ^(2)))))))Orbital tezlik
Geostatsionar orbitadagi harakat tezligi burchak tezligini orbita radiusiga ko'paytirish yo'li bilan hisoblanadi:
v = ō ⋅ R = 3,07 (\displaystyle v=\omega \cdot R=3,07) km/sBu past Yer orbitasida (radiusi 6400 km) 8 km/s birinchi kosmik tezlikdan taxminan 2,5 baravar kam. Dumaloq orbita uchun tezlikning kvadrati uning radiusiga teskari proportsional bo'lgani uchun,
v = G M R; (\ displaystyle v = (\ sqrt (G (\ frac (M) (R))));)keyin tezlikning birinchi kosmik tezlikka nisbatan kamayishi orbital radiusni 6 martadan ortiq oshirish orqali erishiladi.
R ≈ 6400 ∗ (8 3 , 07) 2 ≈ 43000 (\displaystyle R\taxminan \,\!(6400*((\frac (8)(3.07)))^(2))\taxminan \,\ !43000 )Orbita uzunligi
Geostatsionar orbita uzunligi: 2 ⋅ p ⋅ R (\displaystyle (2\cdot \pi \cdot R)). 42 164 km orbital radiusi bilan biz 264 924 km orbital uzunligini olamiz.
Sun'iy yo'ldoshlarning "turish nuqtalarini" hisoblash uchun orbita uzunligi juda muhimdir.
Sun'iy yo'ldoshni geostatsionar orbitada orbital holatda ushlab turish
Geostatsionar orbitada aylanuvchi sun'iy yo'ldosh ushbu orbita parametrlarini o'zgartiruvchi bir qator kuchlar (tartibsizliklar) ta'sirida bo'ladi. Xususan, bunday buzilishlarga gravitatsion oy-quyosh buzilishlari, Yerning tortishish maydonining bir jinsli emasligining ta'siri, ekvatorning elliptikligi va boshqalar kiradi.Orbital degradatsiya ikki asosiy hodisada ifodalanadi:
1) Sun'iy yo'ldosh orbita bo'ylab o'zining dastlabki orbital holatidan barqaror muvozanat deb ataladigan to'rtta nuqtadan biriga qarab harakat qiladi. Yer ekvatoridan yuqorida joylashgan "potentsial geostatsionar orbita teshiklari" (ularning uzunliklari 75,3 ° E, 104,7 ° V, 165,3 ° E va 14,7 ° Vt);
2) Orbitaning ekvatorga moyilligi (dastlabki 0 dan) yiliga taxminan 0,85 gradus tezlikda ortadi va 26,5 yil ichida 15 daraja maksimal qiymatga etadi.
Ushbu buzilishlarni qoplash va sun'iy yo'ldoshni belgilangan statsionar nuqtada ushlab turish uchun sun'iy yo'ldosh harakatlantiruvchi tizim (kimyoviy yoki elektr raketa) bilan jihozlangan. Vaqti-vaqti bilan past quvvatli dvigatellarni yoqish orqali (orbitaning moyilligini oshirish uchun "shimoldan janubga" tuzatish va orbita bo'ylab siljishni qoplash uchun "g'arbiy-sharqqa") sun'iy yo'ldosh belgilangan statsionar nuqtada saqlanadi. Bunday qo'shimchalar bir necha (10-15) kunda bir necha marta amalga oshiriladi. Shimoldan janubga qarab tuzatish bo'ylama tuzatishga qaraganda (yiliga taxminan 2 m / s) xarakterli tezlikni (yiliga taxminan 45-50 m / s) sezilarli darajada oshirishni talab qilishi muhimdir. Sun'iy yo'ldoshning butun xizmat muddati davomida (zamonaviy televizion sun'iy yo'ldoshlar uchun 12-15 yil) orbitasini to'g'rilashni ta'minlash uchun bortda sezilarli darajada yoqilg'i zaxirasi talab qilinadi (kimyoviy dvigateldan foydalanganda yuzlab kilogramm). Sun'iy yo'ldoshning kimyoviy raketa dvigateli o'rinbosar yonilg'i ta'minotiga ega (zaryad gaz-geliy) va uzoq vaqt davomida yuqori qaynaydigan komponentlar (odatda nosimmetrik dimetilgidrazin va dinitrogen tetroksid) ustida ishlaydi. Bir qator sun'iy yo'ldoshlar plazma dvigatellari bilan jihozlangan. Ularning zarbasi kimyoviy bo'lganlarga qaraganda sezilarli darajada kamroq, ammo ularning yuqori samaradorligi (bir manevr uchun o'nlab daqiqalarda o'lchanadigan uzoq muddatli ish tufayli) bortda kerakli yoqilg'i massasini tubdan kamaytirishga imkon beradi. Harakat tizimining turini tanlash qurilmaning o'ziga xos texnik xususiyatlari bilan belgilanadi.
Xuddi shu qo'zg'alish tizimi, agar kerak bo'lsa, sun'iy yo'ldoshni boshqa orbital holatiga o'tkazish uchun ishlatiladi. Ba'zi hollarda - odatda sun'iy yo'ldoshning ishlash muddati tugashi bilan, yoqilg'i sarfini kamaytirish uchun, shimoldan janubga orbitani tuzatish to'xtatiladi, qolgan yoqilg'i esa faqat g'arbiy-sharqiy tuzatish uchun ishlatiladi.
Yoqilg'i zaxirasi geostatsionar orbitada sun'iy yo'ldoshning xizmat qilish muddatini cheklovchi asosiy omil hisoblanadi.
Geostatsionar orbitaning kamchiliklari
Signalning kechikishi
Geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar orqali aloqa signal tarqalishida katta kechikishlar bilan tavsiflanadi. Orbital balandligi 35 786 km va yorug'lik tezligi taxminan 300 000 km / s bo'lgan holda, Yerdan sun'iy yo'ldoshga o'tish uchun taxminan 0,12 s kerak bo'ladi. Nur yo'li "Yer (uzatuvchi) → sun'iy yo'ldosh → Yer (qabul qiluvchi)" ≈0,24 s. Ma'lumotni qabul qilish va uzatish uchun sun'iy yo'ldosh aloqasidan foydalanganda umumiy kechikish (Ping yordam dasturi tomonidan o'lchanadi) deyarli yarim soniyani tashkil qiladi. Sun'iy yo'ldosh uskunalarida, qurilmalarda va yer usti xizmatlarining kabel uzatish tizimlarida signalning kechikishini hisobga olgan holda, "signal manbai → sun'iy yo'ldosh → qabul qiluvchi" marshrutida signalning umumiy kechikishi 2-4 soniyaga yetishi mumkin. Ushbu kechikish GSO sun'iy yo'ldoshlarini telefoniyada ishlatishni qiyinlashtiradi va turli xil real vaqt xizmatlarida (masalan, onlayn o'yinlarda) GSO yordamida sun'iy yo'ldosh aloqasidan foydalanishni imkonsiz qiladi.
GSO ning yuqori kengliklardan ko'rinmasligi
Geostatsionar orbita yuqori kengliklardan (taxminan 81° dan qutblarga qadar) koʻrinmasligi sababli, 75° dan yuqori kengliklarda esa ufqdan juda pastda kuzatiladi (haqiqiy sharoitda sunʼiy yoʻldoshlar shunchaki chiqib turgan jismlar va erlar bilan yashiringan) va orbitaning faqat kichik bir qismi ko'rinadi ( jadvalga qarang), keyin Uzoq Shimol (Arktika) va Antarktidaning yuqori kenglikdagi mintaqalarida GSO dan foydalangan holda aloqa va televidenie eshittirishlari mumkin emas. Masalan, Amundsen-Skott stansiyasidagi amerikalik qutb tadqiqotchilari tashqi dunyo (telefoniya, internet) bilan 75° janubiy burchakda joylashgan joyga aloqa qilish uchun 1670 kilometr uzunlikdagi optik tolali kabeldan foydalanadilar. Frantsiyaning Konkordiya stantsiyasi, undan bir nechta Amerika geostatsionar sun'iy yo'ldoshlari allaqachon ko'rinib turadi (~ 60 °), orbitaning ko'rinadigan sektori (va shunga mos ravishda qabul qilingan sun'iy yo'ldoshlar soni) maksimal mumkin bo'lgan (yoqilgan va uzatuvchi) 84% ga teng. sun'iy yo'ldosh qabul qiluvchi antennaga mos keladi (sun'iy yo'ldosh orqasidagi "quyosh" holati"). Shimoliy yarim sharning o'rta kengliklarida quyosh interferensiyasi 22 fevraldan 11 martgacha va 3 dan 21 oktyabrgacha bo'lgan davrlarda namoyon bo'ladi, maksimal davomiyligi o'n daqiqagacha, .
Ekvatorial davlatlarning bu da'volari kosmosni o'zlashtirmaslik tamoyiliga zid ravishda rad etildi. Bunday bayonotlar BMTning Kosmos bo'yicha qo'mitasi tomonidan haqli ravishda tanqid qilindi. Birinchidan, tegishli davlat hududidan shunchalik katta masofada joylashgan biron bir hudud yoki makonni o'zlashtirishni da'vo qilish mumkin emas. Ikkinchidan, koinot davlat tomonidan o'zlashtirilmaydi. Uchinchidan, davlat hududi va fazoning bunday uzoq mintaqasi o'rtasidagi har qanday jismoniy munosabatlar haqida gapirish texnik jihatdan noloyiqdir. Va nihoyat, har bir alohida holatda geostatsionar sun'iy yo'ldosh hodisasi ma'lum bir kosmik ob'ekt bilan bog'liq. Agar sun'iy yo'ldosh bo'lmasa, u holda geostatsionar orbita yo'q.
Hozirgi vaqtda insoniyat sun'iy yo'ldoshlarni joylashtirish uchun bir nechta turli orbitalardan foydalanadi. Eng katta e'tibor sun'iy yo'ldoshni Yerning ma'lum bir nuqtasiga "statsionar" joylashtirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan geostatsionar orbitaga qaratilgan. Sun'iy yo'ldoshning ishlashi uchun tanlangan orbita uning maqsadiga bog'liq. Misol uchun, jonli televizion dasturlarni translyatsiya qilish uchun ishlatiladigan sun'iy yo'ldoshlar geostatsionar orbitaga joylashtiriladi. Ko'pgina aloqa sun'iy yo'ldoshlari ham geostatsionar orbitada. Boshqa sun'iy yo'ldosh tizimlari, xususan, sun'iy yo'ldosh telefonlari o'rtasida aloqa qilish uchun ishlatiladiganlar, past Yer orbitasida orbita. Xuddi shunday, Navstar yoki Global Positioning System (GPS) kabi navigatsiya tizimlari uchun ishlatiladigan sun'iy yo'ldosh tizimlari ham nisbatan past Yer orbitalarida. Sanoqsiz boshqa sun'iy yo'ldoshlar mavjud - meteorologik, tadqiqot va boshqalar. Va ularning har biri, maqsadiga qarab, ma'lum bir orbitada "ro'yxatdan o'tish" ni oladi.
Shuningdek o'qing:
Sun'iy yo'ldoshning ishlashi uchun tanlangan o'ziga xos orbita ko'plab omillarga, shu jumladan sun'iy yo'ldoshning funktsiyalariga, shuningdek u xizmat qiladigan hududga bog'liq. Ba'zi hollarda, bu Yerdan atigi 160 kilometr balandlikda joylashgan juda past Yer orbitasida (LEO) bo'lishi mumkin, boshqa hollarda sun'iy yo'ldosh Yerdan 36 000 kilometrdan ortiq balandlikda joylashgan - ya'ni, geostatsionar orbitada GEO. Bundan tashqari, bir qator sun'iy yo'ldoshlar aylana orbitadan emas, balki elliptikdan foydalanadi.
Yerning tortishish kuchi va sun'iy yo'ldosh orbitalari
Sun'iy yo'ldoshlar Yer atrofida aylanar ekan, ular Yerning tortishish kuchi tufayli asta-sekin undan uzoqlashadi. Agar sun'iy yo'ldoshlar orbitada aylanmasa, ular asta-sekin Yerga tusha boshlaydi va atmosferaning yuqori qismida yonib ketadi. Biroq, sun'iy yo'ldoshlarning Yer atrofida aylanishining o'zi ularni sayyoramizdan uzoqlashtiradigan kuchni yaratadi. Har bir orbita uchun o'ziga xos dizayn tezligi mavjud bo'lib, bu sizga Yerning tortishish kuchi va markazdan qochma kuchini muvozanatlash imkonini beradi, qurilmani doimiy orbitada ushlab turadi va balandlikka ko'tarilishi yoki yo'qolishining oldini oladi.
Ma'lumki, sun'iy yo'ldoshning orbitasi qanchalik past bo'lsa, unga Yerning tortishish kuchi shunchalik kuchli ta'sir qiladi va bu kuchni engish uchun zarur bo'lgan tezlik shunchalik yuqori bo'ladi. Yer yuzasidan sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofa qanchalik katta bo'lsa, uni doimiy orbitada ushlab turish uchun mos ravishda kamroq tezlik talab qilinadi. Yer yuzasidan taxminan 160 km balandlikda aylanuvchi sun'iy yo'ldosh taxminan 28164 km/soat tezlikni talab qiladi, ya'ni bunday sun'iy yo'ldosh Yer atrofida taxminan 90 daqiqada aylanib chiqadi. Yer yuzasidan 36 000 km masofada joylashgan sun’iy yo‘ldosh doimiy orbitada qolishi uchun 11 266 km/soat tezlikdan sal kamroq tezlikni talab qiladi, bu esa bunday sun’iy yo‘ldoshning Yer atrofida taxminan 24 soat ichida aylanishiga imkon beradi.
Aylana va elliptik orbitalarning ta’riflari
Barcha sun'iy yo'ldoshlar ikki asosiy turdagi orbitalardan biri yordamida Yer atrofida aylanadi.
- Aylana sun'iy yo'ldosh orbitasi: kosmik kema Yerni aylana orbita bo'ylab aylanganda, uning Yer yuzasidan masofasi doimo bir xil bo'lib qoladi.
- Elliptik sun'iy yo'ldosh orbitasi: sun'iy yo'ldoshning elliptik orbita bo'ylab aylanishi Yer yuzasiga masofaning bir orbita davomida turli vaqtlarda o'zgarishini anglatadi.
Shuningdek o'qing:
Sun'iy yo'ldosh orbitalari
Har xil turdagi sun'iy yo'ldosh orbitalari bilan bog'liq turli xil ta'riflar mavjud:
- Yerning markazi: Sun'iy yo'ldosh erni aylanayotganda - aylana yoki elliptik orbitada - sun'iy yo'ldoshning orbitasi og'irlik markazidan yoki Yerning markazidan o'tadigan tekislikni hosil qiladi.
- Yer atrofida harakat yo'nalishi: Sun'iy yo'ldoshning sayyoramizni orbita qilish usullarini ushbu orbita yo'nalishiga ko'ra ikki toifaga bo'lish mumkin:
1. Tezlashuv orbitasi: Sun'iy yo'ldoshning Yer atrofida aylanishi, agar sun'iy yo'ldosh Yer aylanayotgan yo'nalishda aylansa, tezlashuv deyiladi;
2. Retrograd orbitasi: Agar sun'iy yo'ldosh Yerning aylanish yo'nalishiga teskari yo'nalishda aylansa, sun'iy yo'ldoshning Yer atrofidagi orbitasi retrograd deyiladi.- Orbital yo'nalish: Sun'iy yo'ldoshning orbital yo'li - bu sun'iy yo'ldosh Yer atrofida aylanayotganda to'g'ridan-to'g'ri tepadan o'tadigan Yer yuzasidagi nuqta. Marshrut aylana hosil qiladi, uning markazida Yerning markazi joylashgan. Shuni ta'kidlash kerakki, geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar alohida holatdir, chunki ular doimo Yer yuzasidan bir xil nuqtada qoladilar. Bu shuni anglatadiki, ularning orbital yo'li Yer ekvatorida joylashgan bitta nuqtadan iborat. Bundan tashqari, ekvatordan qat'iy yuqorida aylanadigan sun'iy yo'ldoshlarning orbital yo'li aynan shu ekvator bo'ylab cho'zilganligini qo'shishimiz mumkin.
Ushbu orbitalarda odatda har bir sun'iy yo'ldoshning orbital yo'li g'arbga siljiydi, chunki sun'iy yo'ldosh ostidagi Yer sharqqa aylanadi.
- Orbital tugunlar: Bu orbital yo'l bir yarim shardan ikkinchisiga o'tadigan nuqtalardir. Ekvatorial bo'lmagan orbitalar uchun ikkita tugun mavjud:
1. Ko'tarilayotgan tugun: Bu orbital yo'l janubiy yarim shardan shimolga o'tadigan tugun.
2. Tugun tugun: Bu orbital yo'l shimoliy yarim shardan janubiy yarimsharga o'tadigan tugun.- Sun'iy yo'ldosh balandligi: Ko'p orbitalarni hisoblashda sun'iy yo'ldoshning Yer markazidan balandligini hisobga olish kerak. Ushbu ko'rsatkich sun'iy yo'ldoshdan Yer yuzasigacha bo'lgan masofani va sayyoramiz radiusini o'z ichiga oladi. Qoidaga ko'ra, u 6370 kilometrga teng deb hisoblanadi.
- Orbital tezlik: Dumaloq orbitalar uchun u har doim bir xil bo'ladi. Biroq, elliptik orbitalarda hamma narsa boshqacha: sun'iy yo'ldosh orbitasining tezligi xuddi shu orbitadagi holatiga qarab o'zgaradi. U Yerga eng yaqin bo'lganida maksimal darajaga etadi, bu erda sun'iy yo'ldosh sayyoraning tortishish kuchiga maksimal qarshilikka duch keladi va Yerdan eng uzoq masofaga yetganda minimal darajaga tushadi.
- Ko'tarish burchagi: Sun'iy yo'ldoshning balandlik burchagi - bu sun'iy yo'ldoshning ufqdan yuqorida joylashgan burchagi. Agar burchak juda kichik bo'lsa, qabul qiluvchi antenna etarlicha baland ko'tarilmasa, signal yaqin atrofdagi narsalar tomonidan bloklanishi mumkin. Biroq, to'siqdan yuqoriga ko'tarilgan antennalar uchun, past balandlik burchagiga ega bo'lgan sun'iy yo'ldoshlardan signallarni qabul qilishda ham muammo mavjud. Buning sababi shundaki, sun'iy yo'ldosh signali keyin Yer atmosferasi bo'ylab ko'proq masofani bosib o'tishi kerak va natijada ko'proq zaiflashadi. Ko'proq yoki kamroq qoniqarli qabul qilish uchun minimal qabul qilinadigan balandlik burchagi besh graduslik burchak deb hisoblanadi.
- Nishab burchagi: Barcha sun'iy yo'ldosh orbitalari ekvator chizig'ini kuzatib bormaydi - aslida, ko'pchilik past Yer orbitalari bu chiziqqa ergashmaydi. Shuning uchun sun'iy yo'ldosh orbitasining moyillik burchagini aniqlash kerak. Quyidagi diagramma bu jarayonni ko'rsatadi.
Sun'iy yo'ldosh orbitasining egilish burchagi Sun'iy yo'ldosh orbitasi bilan bog'liq boshqa ko'rsatkichlar
Sun'iy yo'ldoshdan aloqa xizmatlarini ko'rsatish uchun foydalanish uchun yerosti stansiyalari undan signal olish va unga signal yuborish uchun uni "kuzatish" imkoniyatiga ega bo'lishi kerak. Sun'iy yo'ldosh bilan aloqa faqat yerosti stansiyalarining ko'rish diapazonida bo'lganda mumkin va orbita turiga qarab, u faqat qisqa vaqt ichida ko'rish oralig'ida bo'lishi mumkinligi aniq. Sun'iy yo'ldosh bilan maksimal vaqt davomida aloqa qilish mumkinligini ta'minlash uchun bir nechta variantlardan foydalanish mumkin:
- Birinchi variant elliptik orbitadan foydalanishdan iborat bo'lib, uning apogey nuqtasi yerosti stansiyasining rejalashtirilgan joylashuvidan aynan yuqorida joylashgan bo'lib, bu sun'iy yo'ldoshning ushbu stansiyaning ko'rish sohasida maksimal vaqt davomida qolishiga imkon beradi.
- Ikkinchi variant bir orbitaga bir nechta sun'iy yo'ldoshlarni chiqarishdan iborat bo'lib, shu tariqa, ulardan biri ko'zdan g'oyib bo'lib, u bilan aloqa uzilib qolganda, uning o'rnini boshqasi egallaydi. Qoida tariqasida, ko'proq yoki kamroq uzluksiz aloqani tashkil qilish uchun uchta sun'iy yo'ldoshni orbitaga chiqarish kerak. Biroq, bitta "vazifa" sun'iy yo'ldoshini boshqasiga almashtirish jarayoni tizimga qo'shimcha murakkablik, shuningdek, kamida uchta sun'iy yo'ldosh uchun bir qator talablarni keltirib chiqaradi.
Dumaloq orbitalarning ta'riflari
Dumaloq orbitalarni bir nechta parametrlarga ko'ra tasniflash mumkin. Past Yer orbitasi, Geostatsionar orbita (va shunga o'xshash) kabi atamalar ma'lum bir orbitaning o'ziga xos xususiyatini ko'rsatadi. Dumaloq orbitalarning ta'riflarining qisqacha mazmuni quyidagi jadvalda keltirilgan.
