Care ar trebui să fie pe orbita

Care ar trebui să fie pe orbita?

Selectați orbită - aceasta înseamnă a defini forma sa (fie ca este vorba, de exemplu, circulară sau elipse foarte alungite), maximul și înălțimea minimă deasupra suprafeței pământului, perioada de tratament, precum și unghiul de înclinare a planului orbital care trece prin centrul de masă al Pământului, pe planul ecuatorial .

alegerea orbită va fi determinată înainte de toate; ACS destinatie, cu diferite scopuri științifice, care va rezolva ACS poate împinge fiecare lor proprii, probabil, foarte contradictorii, cerințe. Chiar dacă ACS va fi capabil de a schimba parametrii orbita sa, gama acestor modificări vor fi probabil limitate, iar problema de alegere nu este orbita îndepărtată.

Dar nu putem proceda la selectarea numai pe orbită; dorit, fără a ține cont de capacitățile tehnice ale acestor radiații sau a altor parametri orbitali. Evident, orbita mai mare ACS mai mare sau de elementele sale, livrate pe orbită, cu atât mai mare boostere de putere necesare.

Mai mult decât atât, orbita este determinată de alți factori, cum ar fi protecția antiradiation eficiența echipajului, cerința privind durata maximă de existență a stației de la cea mai mică energie de cost pentru corectarea orbitei, și posibilitatea de a asigura o calitate de încredere de radio și de telecomunicații echipajului Pămînt eficiența de rachete de comunicare între pământ și ACS și colab.

Am spus deja că alegerea altitudinii orbitale, în special înălțimea maximă (la vârf) și minim (la perigeu), iar perioada de tratament, și anume timpul de o rotație completă în jurul Pământului, va fi foarte dificil de conciliat dorințele diverselor oameni de știință. De exemplu, pentru observațiile astronomice și măsurătorile spectrale astrofizice ACS trebuie să fie aproape dincolo de straturile superioare ale atmosferei. Cu cât înălțimea orbitei, cu atât mai bine. Dar, pentru studii geofizice, în contrast, este de dorit, poate fi mai aproape de orbita Pământului la utilizarea mai eficientă a tot felul de dispozitive, inclusiv optice, pentru observarea stratul de nori și diferitele părți ale suprafeței pământului. Dar minimă de zbor altitudinea și în acest caz trebuie să se limiteze la: reducerea substanțială a înălțimii redus brusc suprafața Pământului, sunt împărtășite de revizuire.

Înălțimea Shallow orbită, mai ales la perigeu, de asemenea, dezavantajos din cauza reducerii duratei existenței ACS pe orbită, deoarece punctul de trecere ACS perigeu va cădea într-un straturi dense ale atmosferei și, astfel, frânată. Orbita schimbare de altitudine afectează foarte mult intensitatea corpului de frânare orbitale: de exemplu, reducerea înălțimii orbitei circulare de la 225 la 200 km de aproape înjumătățească existența ACS pe orbită. Pentru a mări durata de existență ACS la altitudini joase relativ necesită motoare speciale, adică costuri suplimentare de energie.

Poate cele mai stricte cerințe pentru înălțimea orbitei cauzată de prezența zonei puternice de radiații din apropierea Pământului - așa-numitele centura de radiații ale Pământului (figura 6). Greutatea extrem de grele în materialele existente de blindaj necesare pentru șederea în condiții de siguranță a persoanei în aceste zone, face selectat pentru nave spațiale cu echipaj uman astfel de orbite, care se află sub centura de radiații.

Fig. 6. Centurile de radiații ale Pământului:
I - intern; II - exterior; III - ultraperiferice

cercetători străini cred că mijloacele existente de protecție a radiațiilor este puțin probabil ca o serie de înălțimi de la 800 la 50 000 km a fost pus la dispoziție în anii următori omului pentru zborurile orbitale pe termen lung. Prin urmare, merită orbitează relativ scăzute pentru ACS cea mai mare atenție, cu o Apogee de nu mai mult de 800 de km. La altitudini (și acestea sunt destul de acceptabile din diferite puncte de vedere), puteți crea un destul de mare ACS. Pe de altă parte, atunci când altitudinile perigeu sub 450 km pentru ACS mari pot necesita motoare auxiliare, ca și rezistența aerodinamică va influența parametrilor orbită. Dar aceiași înălțime sunt acceptabile pentru dimensiuni mici ACS, conceput pentru munca de viata non-durabile.

Astfel, orbita ACS trebuie plasat într-o gamă de înălțimi de la 450 la 800 km. Desigur, că în orbita stabilită nu poate avea un ellipticity mare. Acest lucru este într-o anumită măsură, reduce posibilitatea de ACS, dar, în funcție de oamenii de știință străini, extrem de orbită alungită și, în cele mai multe cazuri, nu va fi necesară.

Mai mult decât atât, orbită circulară foarte precise necesare pentru cele mai multe probleme științifice, și anume cu înălțimi egale orbita Apogee și perigeu.

Pregătirea orbita circulară este realizată cu rata intrinsecă minimă și, în consecință, cu un consum mai mic de combustibil. În plus, orbitele circulare simplifica manevrele în întâlnirea nave spațiale ACS.

S-a spus că planul orbitei trebuie să fie orientat corect în raport cu planul ecuatorial. Pentru a determina orientarea cea mai favorabilă a planului orbitei stației, concepute pentru a rezolva probleme științifice complexe, este necesar să se îndeplinească, de asemenea, o serie de cerințe contradictorii. Astfel, este necesar să se ia în considerare precesiei orbitei, adică, rotație uniformă a planului orbital față de axa Pământului, datorită efectului perturbator al câmpului gravitațional al Pământului.

Este cunoscut faptul că consumul minim de energie în timpul injectării orbita ACS este furnizat atunci când acesta din urmă se află în planul ecuatorial și lansarea este realizată într-o direcție de la vest la est, adică rotația Pământului. Cu toate acestea, orbitele ecuatoriale sunt de interes doar pentru câteva scopuri științifice și tehnice (de exemplu, crearea unui satelit releu, cu o perioadă de circulație pe zi).

Implementarea cu succes a cele mai multe experimente si masuratori astronomice și geofizice, în special pentru a obține de mare precizie de cartografiere cer și suprafața solului depinde de intervalul de latitudine care va capta stația de pe orbita sa. Rețineți că, din cauza rotației Pământului, în fața stației de pe toate meridianele cad in mod constant, dar în funcție de perioada stației de epurare a vitezei de trecere a grilei de meridianul va fi diferit. Acest lucru înseamnă că, pentru perioade mari de distanța dintre două puncte situate pe aceeași latitudine peste care stația va avea loc în două înfășurări succesive pot fi foarte mari.

Ecuator și orbită aproape de ei total nepotrivit pentru observații geofizice, cum ar fi o revizuire a orbite disponibile doar o mică fâșie de-a lungul ecuatorului. Creșterea înălțimea orbita ecuatorială nu îmbunătățește topuri, deoarece acest lucru reduce dimensiunea aparentă a pieselor de pe suprafața pământului. Suprafața disponibilă pentru observare crește cu unghiul de înclinare a planului orbita ecuatorului. orbită polară, planul care trece prin polii Pământului, oferind o acoperire completă a observațiilor de suprafața Pământului și nu sunt afectate de precesie. De exemplu, într-o altitudine orbita polară de 600 de kilometri total „acoperire“ a suprafeței Pământului se realizează pentru o jumătate de zi (sau șapte stație revoluții) și „acoperire“ a suprafeței iluminate de soare, - pe zi.

orbite polare este foarte avantajoasă pentru ACS, destinat utilizării ca stații spațiale interplanetare lansate dintr-o perlă ACS poate avea o protecție relativ scăzută anti-radiații. După configurarea apropierea Pământului zonele de radiații este de așa natură încât zona pol al intensității radiației este aproape de zero. regiunile circumpolare, prin care trece stația periodic în timpul deplasării într-o orbită polară, este un gateway natural pentru ieșirea în siguranță a navelor în spațiu adânc și să le întoarcă pe Pământ.

Pentru observarea astronomice, este important, de asemenea, o altă orientare pe orbită - în raport cu planul eclipticii. și anume planul în care se află orbita Pământului (axa de rotație a Pământului face un unghi de 66 ° 33 „). Durata monitorizării continue a soarelui, planete, stele i este direct dependentă de această orientare, durata maximă a observării Soarelui, oricare dintre planete sau stele este obținut în fiecare caz, atunci când un anumit unghi între planurile de eliptică și orbita ACS.

De exemplu, orbita polară ACS, care se află într-un plan perpendicular pe planul eclipticii, permite de două ori pe an, în mod continuu timp de 52 de zile pentru a observa soarele.

Selectarea orientarea cea mai avantajoasă din orbita ACS pentru a observa planete este mult mai dificilă decât în ​​cazul observarea Soarelui. În cel mai bun caz, va fi capabil să realizeze câteva ore pe an de monitorizare continuă a uneia sau alta planeta.

La selectarea orientarea optimă ACS pentru observații astronomice ar trebui să fie luate în considerare că planul orbital cu unghiul de înclinare mai mică de 60 ° față de planul eclipticii sunt nepotrivite, deoarece mișcarea stației orbită va trece în mod constant prin umbra Pământului, care acoperă soarele și planetele.

Fig. 7. Unul dintre posibilele orbitele stațiilor cu echipaj uman

Ca un exemplu al datelor orbitale destinate compania ACS (SUA) „Lockheed“ într-o anumită măsură, satisface cele mai multe dintre cerințele avute în vedere:

Apogee - 720 km;

perigeu altitudine - 560 km;

perioada orbitala - 97,2 min;

unghi de înclinare față de planul ecuatorial - 80 °;

Viteza de precesie westbound - 1 ° pe zi.

O astfel de orbită (fig. 7) prevede aproape completă „acoperire“ a suprafeței Pământului duce la geofizica scopuri, meteorologie, cartografie, topografie, navigație, și așa mai departe. G. Co stație de mișcare într-o astfel de orbită va fi de două ori pe an, timp de 50 de zile în mod continuu pentru a observa soarele. Vest direcția precesie orbită, în care stația așa cum încetează mai multe dintre Pământului în mișcarea sa în jurul soarelui contribuie durata pentru observarea planetelor.

O astfel de orbită este orbite polare ușor inferior în ceea ce privește condițiile optime necesare pentru cercetarea științifică, dar oferă avantaje în ceea ce privește capacitățile de rachete existente ca boostere lansarea poate fi realizată în direcția est, de exemplu, utilizând viteza de rotație a Pământului. Viteza finală, care ar trebui să dezvolte un vehicul de lansare pentru a ajunge pe orbita polară cu aceleași valori și apogeului perigeu, 65 m / s mai mult.

Orbita Offered are un alt avantaj: precizia necesară controlului anti-rachetă în timpul injectării ACS la o orbită relativ mică (eroarea tolerabilă în direcția de ± 0,5 °, iar abaterea admisă de la viteza finală calculată ± 15 m / sec).

Și există o chestiune de modul în care punct de vedere tehnic conceput pentru a rezolva problema menținerii stabilității formei orbitei? compania americană „Lockheed“ Experții cred că această problemă poate fi rezolvată dacă cele două - trei ori pe an, pe scurt includ un motor special, cu o tijă mică de corecție. Și dacă la bordul stației va fi împingătoare de plasmă sau de ioni pentru a crea un mic de tracțiune constantă, în timp ce păstrarea preciziei și durata parametrilor orbitei va crește și mai mult.

Demn de remarcat este propunerea de a utiliza o orbită joasă (150 km și de mai jos) pentru aerul de admisie și acumularea de atmosfera superioară. Orbiting ACS poate colecta aerul în stare fluidizată în rezervoare speciale, cu separarea ulterioară a acestuia în oxigen și azot. Gaze lichide vor găsi la bord ACS cea mai mare cerere. Oxigenul poate fi utilizat pentru navele spațiale interplanetare a lansat de realimentare Pământ. Mai mult, oxigenul lichid și azotul este colectat într-o orbită joasă, poate fi folosit pentru nevoile majorității ACS. Oxigenul este utilizat pentru a susține membrii echipajului și ca oxidant în motoarele parametrilor orbitali schimba.

Azotul poate fi de asemenea folosit ca propulsia de lucru fluid de corecție (ion, plasmă). Astfel, ajustarea orbitei joasă, parametrii care vor afecta în mare măsură rezistența mediului necesită doar alimentarea terestră a combustibilului într-o etapă inițială de zbor orbital.