Høj elliptisk bane
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. juni 2022; checks kræver 2 redigeringer .En høj elliptisk bane (også High Elliptical Orbit , HEO ) er en type elliptisk bane , hvis apogeumhøjde er mange gange perigeumhøjden [1] .
Formål
I henhold til Keplers love rejser satellitter, der bruger høje elliptiske baner, med meget høje hastigheder i perigeum , og sænker derefter farten kraftigt ved apogeum . Når et rumfartøj (SC) er tæt på dets højdepunkt, har en jordbaseret observatør indtryk af, at satellitten næsten ikke bevæger sig i flere timer, det vil sige, at dens kredsløb bliver kvasi- geostationær . Inden for 3,5 timer kan signalet fra den modtages på en antenne med en diameter på 0,6 m uden brug af en roterende enhed. På den anden side kan et kvasi-geostationært punkt være placeret over ethvert punkt på kloden, og ikke kun over ækvator, som med geostationære satellitter. Denne egenskab bruges på nordlige og sydlige breddegrader langt fra ækvator (over 76-78° N/S), hvor højdevinklen for geostationære satellitter kan være meget lav eller endda negativ[2] . I disse områder er modtagelse fra en geostationær satellit meget vanskelig eller umulig, og satellitter i stærkt elliptiske baner er den eneste måde at yde service på. Højdevinkler for stærkt elliptiske satellitter overstiger 40° ved kanterne af serviceområdet og når 90° i midten.
HEO-baner kan have en hvilken som helst hældning , men har ofte en hældning tæt på nul, den forstyrrelse forårsaget af Jordens uregelmæssige form, svarende til en oblate ellipsoide . Ved brug af denne hældning stabiliseres kredsløbet.
For elliptiske baner betyder et perigeum-argument mellem 180° og 360°, at apogeum er over den nordlige halvkugle . I modsætning hertil betyder et perigeum-argument mellem 0° og 180°, at apogeum er over den sydlige halvkugle . Højdepunktet for en bane med et perigeum-argument på 0° eller 180° vil være placeret nøjagtigt over ækvator , hvilket fra et praktisk synspunkt ikke giver mening, da det i dette tilfælde er billigere og lettere at bruge et rumfartøj i geostationær kredsløb (kun en satellit er nødvendig i stedet for tre).
Fordele og ulemper
HEO-satellitter har følgende fordele:
- Evne til at betjene et meget stort område. Så for eksempel kan et sådant system tjene hele Ruslands territorium ;
- service på høje breddegrader. Højdevinklen i disse zoner for HEO-systemer er meget større end for geostationære satellitter; [2]
- Udbredt brug af forskellige frekvensområder på HEO uden registrering (i modsætning til den geostationære bane, hvor der praktisk talt ikke er ledig plads eller ledige frekvenser tilbage);
- billigere opsendelse i kredsløb (ca. 1,8 gange) [3] .
Samtidig har systemer i stærkt elliptiske baner på nuværende tidspunkt flere ulemper end fordele. Ulemperne omfatter:
- behovet for at have mindst tre satellitter i kredsløb (i stedet for én geostationær) for at skabe et kvasi-geostationært system. I tilfælde af kontinuerlig udsendelse døgnet rundt stiger antallet af rumfartøjer til syv [3] ;
- modtagerantennen skal have en sporingsfunktion (turn drive). Derfor vil startomkostningerne for en sådan antenne og omkostningerne ved dens vedligeholdelse være højere end for en simpel fast antenne;
- på høje breddegrader er befolkningstætheden meget lavere end i mellemregionerne, så spørgsmålet om tilbagebetalingen af et sådant system er meget tvivlsomt;
- satellitternes apogee på HEO er højere end GSO'ens, så sendernes effekt skal være højere, op til 400-500 watt . Dette gør satellitter dyrere; [2]
- HEO-satellitternes kredsløb krydser normalt strålingsbælterne , hvilket i høj grad reducerer rumfartøjets levetid. For at slippe af med dette problem er det nødvendigt at have en bane med et højdepunkt på omkring 50 tusinde km og et perigeum på omkring 20 tusinde km [3] , altså bruge Tundra-kredsløbet ;
- da rumfartøjer bevæger sig i kredsløb, skaber Doppler-effekten yderligere vanskeligheder for modtagere på Jorden [4] ;
- på grund af den lange signaludbredelsestid opstår der vanskeligheder ved brug af realtidsapplikationer som telefoni [4] .
Eksempler på brug
Der er flere kendte systemer, der bruger stærkt elliptiske baner.
| Eksempler på stærkt elliptiske baner | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Systemer, der bruger HEO | Banenavn | formål | Perigee breddegrad argument | Humør | SC omløbsperiode | Højde ved perigeum | Højde i højden. | |||
| " Lightning-1T ", " -3 ", " -3K ", " Meridian " | Lyn | Satellitforbindelse | 280° | 62,8° | 11 timer 57 minutter. 45 sek. | omkring 500 km | omkring 40.000 km | |||
| " Sirius XM Radio " [4] | Tundra | satellit radio | 269° | 62,1538° | 23 timer 56 minutter 04 sek. | 24.475 km | 47.093 km | |||
| Integral [4] [5] [6] | rumobservatoriet | 300° | 51,6° (i begyndelsen af missionen) | 4309,6 min. | 9743,2 km | 152.963,8 km | ||||
| Klynge [4] | Videnskabeligt rumfartøj | 101,5° | 3427,6 min. | 8585,9 km | 129.281,5 km | |||||
| Orbital Geofysisk Observatorium | rumobservatoriet | 101,5° | 3839 min. | omkring 300 km | cirka 150.000 km | |||||
| avanceret kompositions explorer | Videnskabeligt rumfartøj | 28,7° | 1398 timer (58,25 dage) | 145.700.000 km | 150.550.000 km | |||||
| Quazi-Zenith satellitsystem | Tundra | Satellitsystem til differentiel korrektion af GPS -signalet | 270° | 40° | 23 timer 56 minutter 04 sek. | cirka 32.000 km | omkring 40.000 km | |||
| GLONASS -B | Tundra | Satellit differentialkorrektionssystem | 64,8° | 23 timer 56 minutter 04 sek. | ||||||
Lightning Orbit
Molniya-kredsløbet er opkaldt efter Molniya -serien af sovjetiske og russiske dual-purpose kommunikationssatellitter , som var de første til at bruge denne type kredsløb i deres arbejde. Dens parametre er:
- perigeums breddegradsargument er 280°;
- hældning - 62,8 °;
- drakonisk cirkulationsperiode - 11 timer 57 minutter. 45 sek.;
- højde - fra 500 km ved perigeum til 40.000 km ved apogeum.
Den komplette gruppering af Molniya-rumfartøjet bestod af otte køretøjer i stærkt elliptiske baner med et apogeum på den nordlige halvkugle , hvis rotationstid var lig med en halv siderisk dag (det vil sige lidt mindre end 12 timer). Rumfartøjerne blev opdelt i fire par, hvor satellitterne bevægede sig langs den ene jordvej med et interval på 6 timer efter hinanden. Parrenes stier blev forskudt i forhold til hinanden med 90 ° i længdegrad , det vil sige, at otte satellitter gav dækning over hele verden. Højdepunkterne for de daglige kredsløb for rumfartøjet fra den første gruppe var placeret over det centrale Sibiriens territorium og over Nordamerika og for rumfartøjet i den anden gruppe - over Vesteuropa og Stillehavet .
Satellitterne skulle levere kommunikationssessioner med en samlet varighed på op til 13 timer om dagen og op til 7,5 timer per kredsløb [7] .
I øjeblikket[ hvornår? ] konstellationen af satellitter " Molniya-1T " og " Molniya-3 " erstattes af konstellationen af rumfartøjer " Meridian ".
Orbit "Tundra"
- cirkulationsperiode - 23 timer 56 minutter. 04 sek. (1 stjerneklar dag );
- semi-hovedakse ( ): 42.164 km;
- excentricitet ( ): 0,25 til 0,4;
- højde ved perigeum: , hvor (Jordens middelradius) - fra 18.900 til 25.240 km;
- højde ved apogee: - fra 46.330 til 52.660 km;
- hældning ( ): 62,15° [4] - 63,4°;
Tundra-kredsløbet ligner konceptuelt Molniya-kredsløbet, men er geosynkront : i stedet for 12 timer laver satellitterne en komplet revolution på én siderisk dag (23 timer 56 minutter). Højdepunktet for denne bane ligger normalt meget højere end Molniya, i området 46.000-52.000 km. I teorien kan dette virke bedre, da effektiviteten af at bruge satellitter i Tundra-kredsløbet øges markant: de kan betjene det valgte territorium i mere end 12 timer på hver bane, og to enheder er nok til at organisere kommunikation døgnet rundt . Effekten af sendere på et sådant rumfartøj bør dog være meget højere, da det er placeret meget længere fra Jorden.
I øjeblikket[ hvornår? ] sådan en bane bruges af Sirius XM Radio-selskabet, som driver Sirius XM -systemet i denne bane , bestående af tre rumfartøjer, samt det japanske QZSS-navigationssystem .
Se også
Kommunikationssatellitter i stærkt elliptiske baner:
Noter
- ↑ Somov A.M. Typer af baner. Grundlæggende definitioner. Sammensætning og formål med satellitkommunikationssystemer // Udbredelse af radiobølger og antenner af satellitkommunikationssystemer . - Hotline - Telecom, 2015. - ISBN 978-5-9912-0416-3 .
- ↑ 1 2 3 Om satellitudsendelser fra stærkt elliptiske baner . broadcasting.ru. Dato for adgang: 17. februar 2011. Arkiveret fra originalen den 13. juli 2012.
- ↑ 1 2 3 Meget elliptisk kredsløb . Radio galakse. Hentet 5. februar 2011. Arkiveret fra originalen 13. juli 2012.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Tipos de orbitas. Konstelaciones de satellites . Universidad Politecnica de Madrid. Hentet 5. februar 2011. Arkiveret fra originalen 31. maj 2012.
- ↑ Under tegnet "Integral" . Magasinet "Cosmonautics News", 12.2002. Dato for adgang: 20. september 2011. Arkiveret fra originalen 21. marts 2012.
- ↑ ESA Integral . ESA. Hentet 20. september 2011. Arkiveret fra originalen 13. juli 2012.
- ↑ Nyt "Lyn" fra Krasnoyarsk . Magasinet "Cosmonautics News", 09.2001. Dato for adgang: 21. januar 2011. Arkiveret fra originalen 13. marts 2012.
Links
- Meget elliptisk kredsløb arkiveret 13. juli 2012.
- Om satellitudsendelser fra stærkt elliptiske baner
| Himmelsk mekanik | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||
| ||||||||