Каква трябва да бъде орбита
Каква трябва да бъде орбита?
Изберете орбита - това означава да се определи формата си (независимо дали това е, например, кръгъл или силно удължена елипса), максималната и минималната височина над повърхността на земята, периода на лечение, както и ъгълът на наклона на орбитална равнина, минаваща през центъра на масата на земята, на екваториалната равнина ,
орбита избор ще се определя преди всичко; ACS дестинация, с различни научни цели, които ще реши ACS да натиснете всеки свои собствени, може би много противоречиви, изисквания. Дори ако ACS ще бъде в състояние да променят параметрите на своята орбита, от порядъка на тези промени вероятно ще бъде ограничен и проблемът на избор не е отстранена орбита.
Но ние не можем да се процедира при избора само орбита; желания, без да вземат предвид техническите възможности на тези, радиация или други орбитални параметри. Очевидно е, че по-висока орбита тежки ACS или нейните елементи, доставени в орбита, толкова по-необходимата мощност бустери.
Освен това, на орбитата се определя от други фактори, като например защита защита от излъчването на ефективността на екипажа, максимална изискване продължителност на съществуване на станцията при най-ниски разходи за енергия за корекция на орбитата, както и възможността за осигуряване на стабилно качество на радио и телекомуникационно екипаж земя ракета ефективност на комуникацията между земята и ACS и др.
Ние вече заяви, че изборът на орбитална височина, по-специално на максималната височина (в своя връх) и минимум (в перигей) и периода на лечение, т.е. по време на едно пълно завъртане около Земята, тя ще бъде много трудно да се съгласува с желанията на различни учени. Например, за астрономически наблюдения и астрофизични спектрални измервания ACS трябва да бъде почти извън горните слоеве на атмосферата. Колкото по-голяма от височината на орбитата, толкова по-добре. Но за геофизични изследвания, за сметка на това е необходимо, може да бъде по-близо до орбитата на Земята до най-ефективното използване на всички видове устройства, включително оптични, за спазване на облачната покривка и различните части на повърхността на земята. Но минималната височина на полета и в този случай трябва да се ограничава до: значителното намаляване на височината рязко стеснени повърхност на Земята, се споделят мнение.
Плитко височина орбита, особено в перигей, също неблагоприятна поради намаляване на продължителността на съществуването на ACS в орбита, тъй като точката на преминаване ACS перигей ще падне в рамките на по-плътни слоеве на атмосферата и по този начин се спира. орбита промяна височина зависи до голяма степен от интензивността на орбитална спирачна тяло: например, намаляване на височината на кръгова орбита от 225 до 200 km почти наполовина съществуването на ACS в орбита. За да се увеличи продължителността на ACS съществуване на сравнително ниски височини изискват специални двигатели, т.е. допълнителни разходи за енергия.
Може би най-строгите изисквания за височината на орбитата, причинено от наличието на мощен радиация зона в близост до Земята - така наречените Земята радиационните пояси (фигура 6). Изключително тежка категория в рамките на съществуващите материали на заградено място, необходимо за спокойното пребиваване на лицето в рамките на тези зони, прави избран за пилотиран космически кораб такива орбити, които се намират под радиационните пояси.
Фиг. 6. радиационните пояси на Земята на:
I - вътрешен; II - Външен; III - най-външният
Чуждестранни учени вярват, че съществуващите средства за радиационна защита е малко вероятно, които бяха предоставени на различни височини от 800 до 50 000 km през следващите години на човека за дългосрочни орбитални полети. Ето защо заслужават сравнително ниските орбитите за ACS най-голямо внимание, с апогей на не повече от 800 км. В такива височини (и те са доста приемливи от различни гледни точки), можете да създадете доста голям ACS. От друга страна, когато надморската перигей под 450 km за голям ACS могат да изискват спомагателни двигатели, като аеродинамично съпротивление ще окаже влияние на орбита параметри. Но същите тези височина са приемливи за малък размер на ACS, предназначена за недълготрайни живот работа.
Така орбитата на ACS трябва да бъдат поставени в различни височини от 450 до 800 km. Разбира се, че в рамките на установения орбитата не може да има голям елиптичност. Това е до известна степен намалява възможността на ACS, но според чуждестранни учени, силно удължена орбита и в повечето случаи не се изисква.
Освен това, се изисква много точно кръгова орбита за повечето научни проблеми, т.е. с равни височини орбита апогей и перигей.
Получаване на кръгова орбита се постига с минимален вътрешен скорост и следователно с по-нисък разход на гориво. В допълнение, кръгови орбити опростяване пробив в изпълнението космически кораб ACS.
Казано е, че равнината на орбитата трябва да бъдат правилно ориентирани по отношение на най-голямото напречно самолета. При определяне на най-подходящата ориентация на орбита самолет на станцията, предназначена за решаване на сложни научни проблеми, е необходимо също така да отговарят на няколко противоречащи си изисквания. Така че е необходимо да се вземат предвид прецесията на орбитата, т.е. униформа въртене на равнината на орбитата спрямо оста на Земята се дължи на изкривяването, предизвикано от гравитационното поле на Земята.
Известно е, че минимум консумацията на енергия по време на инжектиране орбита ACS се предоставя, когато последният е част от най-голямото напречно самолета и стартирането се извършва в посока от запад на изток, т.е. Земята въртене. Въпреки това, екваториални орбити представляват интерес само за няколко научни и технически цели (например, създаване на реле сателитна с дневен срок циркулация).
Успешното изпълнение на повечето астрономически и геофизични експерименти и измервания, по-специално за да се получи висока точност картографиране небе и повърхността на земята зависи от обхвата ширина, която ще улови станция в своята орбита. Имайте предвид, че в резултат на въртенето на земята пред очите на станцията всички меридиани постоянно падат, но в зависимост от периода на скорост пропускателен меридиан мрежа лечение станция ще бъде различен. Това означава, че за големи периоди от разстоянието между две точки, разположени на същата географска ширина, върху които станцията ще се проведе в две последователни намотки може да бъде много голям.
Equator и орбита близо до тях, напълно неподходящи за геофизични наблюдения, като например преглед на наличните орбити само малка ивица по протежение на екватора. Увеличаването на височината на най-голямото напречно орбитата не се подобри в класациите, тъй като това намалява видимия размер на части от повърхността на земята. Наличната за наблюдение повърхност се увеличава с ъгъла на наклона на орбитата на равнината на екватора. Полярна орбита, равнината, която минава през полюсите на Земята, предоставяне на пълно покритие на наблюденията на земната повърхност и не са засегнати от прецесия. Така например, в полярна орбита на височина от 600 km общо "капак" на повърхността на Земята се постига за половин ден (или седем революции станция) и "покритие" на повърхността осветена от слънцето, - на ден.
Полярна орбита е много изгодно за ACS, предназначени за използване като междупланетни станции космически кораб стартира от топчета ACS може да има относително ниска анти-радиационна защита. След конфигурация на радиация зони близо до Земята е такава, че поле областта на интензитет на лъчение е близо до нула. Circumpolar региони, през които преминава гарата периодично по време на шофиране в полярна орбита, е естествен вход за безопасно излизане на кораби в открития космос и да ги върне на Земята.
За астрономически наблюдение е важно също друг орбита ориентация - по отношение на еклиптиката равнина. т.е. равнина, в която се намира на орбитата на Земята (ос на въртене на Земята да образува ъгъл 66 ° 33 '). Продължителността на непрекъснато наблюдение на слънцето, планети, звезди и е пряко зависими от тази ориентация, максималната продължителност на наблюдението на слънцето, всеки от планети или звезди се получава във всеки случай, когато определен ъгъл между равнините на еклиптиката и орбитата ACS.
Например, полярна орбита ACS, която лежи в равнина, перпендикулярна на еклиптиката равнина, позволява два пъти годишно в продължение на 52 дни, за да наблюдават слънцето.
Избор на най-изгодна ориентацията на орбитата ACS да наблюдават планетите е много по-трудно, отколкото в случая при спазване на слънцето. В най-добрия случай той ще бъде в състояние да постигне няколко часа в годината на непрекъснат мониторинг на една или друга планета.
При избора на оптимална ориентация ACS за астрономически наблюдения трябва да се счита, че орбиталната равнина с ъгъл на наклона на по-малко от 60 ° спрямо равнината на еклиптиката са неподходящи, тъй като движението на орбита станция постоянно ще премине през земната сянка, който обхваща слънцето и планетите.
Фиг. 7. Един от възможните орбитите на обслужваните пунктове
Като пример за данните от орбита, предназначени за ACS компания (САЩ) "Локхийд" до известна степен отговаря на повечето от изискванията считат:
апогей - 720 km;
перигей височина - 560 km;
орбитален период - 97,2 минути;
ъгъл на наклона на екваториалната равнина - 80 °;
скорост прецесия запад - 1 ° на ден.
Такава орбита (фиг. 7) осигурява почти пълна "покритие" на повърхността на Земята, необходимо за геофизика цели, метеорологията, картографията, проучване, навигация, и така нататък. Г. Co станция се движи в такава орбита ще бъде два пъти годишно в продължение на 50 дни непрекъснато да наблюдават слънцето. Western посока прецесия орбита, където станцията като тя престава няколко от Земята в нейното движение около Слънцето допринася продължителност за спазване планети.
Такава орбита е малко по-ниско полярна орбита по отношение на оптимални условия, необходими за научни изследвания, но тя предлага предимства по отношение на възможностите на съществуващите ракетни бустери като стартирането на това може да се извърши в източна посока, т.е. използване на скорост на въртене на Земята. Крайната скорост, която ще трябва да създадат ракета да достигне полярна орбита с една и съща стойност апогея и перигея, 65 м / сек повече.
Предлагана орбита има и друго предимство: необходимата точност на контрола ракета по време на инжектиране ACS при относително ниска орбита (допустимата грешка в посока на ± 0.5 °, и допустимото отклонение от изчислената крайната скорост ± 15 m / сек).
И там е въпрос на това как технически замислена за решаване на проблема за поддържане на стабилността на формата на орбитата? Американската компания "Локхийд" Експерти смятат, че този проблем може да бъде решен, ако двете - три пъти в годината, за кратко включват специален мотор с малка пръчка на корекция. И ако на борда на станцията ще бъде плазмени или йонни тласкащи устройства, за да създадете една малка постоянна тяга, като същевременно се запазва параметрите за точност и продължителността на орбитата ще се увеличи още повече.
Интересно е предложението да се използва ниска орбита (150 км, а по-долу) за всмукване на въздух и натрупването на горните слоеве на атмосферата. Спътникова ACS може да събира въздуха в кипящ състояние в специални резервоари с последващо разделяне на това в кислород и азот. Течни газове ще открият на борда ACS-широко приложение. Кислородът може да се използва за междупланетен космически кораб стартира от Земята зареждане с гориво. Освен това, течен кислород и азот се събира в ниска орбита, може да се използва за нуждите на повечето ACS. Кислородът се използва за поддържане на членовете на екипажа и като окислител в двигателите на орбиталните параметри се променят.
Азотът може да се използва като работен флуид коригиращи задвижване (йон, плазма). По този начин, корекцията на ниска орбита, параметрите на което ще се отрази значително на съпротивлението на средата изисква само наземна доставка на гориво в начален етап на орбитален полет.