Lage aardebaan

Orbit -formaat vergelijking van GPS, Glonans, Galileo, Beidou-2, en Iridium sterrenbeelden, de Internationaal Ruimtestation, de Hubble Space Telescope, en geostationaire baan (en zijn kerkhof baan), met de Van Allen stralingsbanden en de Aarde schalen.[a]
De MaanDe baan is ongeveer 9 keer zo groot als geostationaire baan.[b] (Hover in het SVG -bestand over een baan of het label om deze te markeren; klik om het artikel te laden.)

A Lage aardebaan (Leo) is een rondom de aarde om de aarde met een periode van 128 minuten of minder (waardoor minimaal 11,25 banen per dag zijn) en een excentriciteit minder dan 0,25.[1] De meeste kunstmatige objecten in ruimte zijn in Leo, met een hoogte nooit meer dan ongeveer een derde van de straal van de aarde.[2]

De voorwaarde LEO -regio wordt ook gebruikt voor het gebied van de ruimte onder een hoogte van 2.000 km (1.200 km) (ongeveer een derde van de straal van de aarde).[3] Objecten in banen die door deze zone gaan, zelfs als ze een hoogtepunt verderop of zijn suborbitaal, worden zorgvuldig gevolgd, omdat ze een botsingsrisico vormen voor de vele Leo -satellieten.

Allemaal bemand ruimtestations tot op heden zijn binnen Leo geweest. Van 1968 tot 1972, de Apollo -programma's maanmissies stuurden mensen voorbij Leo. Sinds het einde van het Apollo -programma, nee menselijke ruimtevluchten zijn buiten Leo geweest.

Eigenschappen definiëren

Een breed scala aan bronnen[4][5][6] Definieer Leo in termen van hoogte. De hoogte van een object in een elliptische baan kan aanzienlijk variëren langs de baan. Zelfs voor cirkelvormige banen, de bovengrondse hoogte kan variëren met maar liefst 30 km (19 km) (vooral voor polaire banen) vanwege de obsidaat van De sferoïde figuur van de aarde en lokaal topografie. Hoewel definities op basis van hoogte inherent dubbelzinnig zijn, vallen de meeste van hen binnen het bereik dat wordt gespecificeerd door een baanperiode van 128 minuten omdat, volgens Kepler's derde wet, dit komt overeen met een semi-major as van 8.413 km (5.228 km). Voor cirkelvormige banen komt dit op zijn beurt overeen met een hoogte van 2.042 km (1.269 mi) boven de gemiddelde straal van de aarde, die consistent is met sommige van de bovenste hoogtegrenzen in sommige LEO -definities.

Het LEO -gebied wordt door sommige bronnen gedefinieerd als een regio in de ruimte die Leo -banen innemen.[3][7][8] Sommige zeer elliptische banen kan door het LEO -gebied liggen in de buurt van hun laagste hoogte (of perigee) maar zijn niet in een leo -baan omdat hun hoogste hoogte (of hoogtepunt) overschrijdt 2.000 km (1.200 km). Suborbitaal Objecten kunnen ook de LEO -regio bereiken, maar zijn niet in een leo -baan omdat ze Ga opnieuw de sfeer binnen. Het onderscheid tussen LEO -boren en de LEO -regio is vooral belangrijk voor de analyse van mogelijke botsingen tussen objecten die mogelijk zelf niet in LEO zijn, maar kunnen botsen met satellieten of puin in Leo -banen.

Orbitalaltitudes.svg

Orbitale kenmerken

De gemiddelde orbitale snelheid die nodig is om een ​​stabiele lage aardebaan te behouden is ongeveer 7,8 km/s (4,8 mi/s), wat zich vertaalt in 28.000 km/u (17.000 mph). Dit hangt echter af van de exacte hoogte van de baan. Berekend voor een cirkelvormige baan van 200 km (120 mi) is de orbitale snelheid 7,79 km/s (4,84 mi/s), maar voor een hogere baan van 1500 km (930 mi) wordt de snelheid verlaagd tot 7,12 km/s (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 km (4,42 mi (4,42 mi (4,42 km (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi (4,42 mi /s).[9] The Launch Vehicle's delta-v nodig om een ​​lage aarde -baan te bereiken, begint ongeveer 9,4 km/s (5,8 km/s).

De trek van zwaartekracht In Leo is slechts iets minder dan op het aardoppervlak. Dit komt omdat de afstand tot Leo van het aardoppervlak veel minder is dan de straal van de aarde. Een object in een baan is echter in een permanente vrije val rond de aarde, omdat in de baan beide, de zwaartekracht en de centrifugale kracht Baleven elkaar.[c] Als gevolg hiervan blijven ruimtevaartuigen in een baan in een baan om de aarde blijven en ervaren mensen binnen of buiten dergelijke ambachten voortdurend gewichtloosheid.

Objecten in Leo tegenkomen atmosferische weerstand van gassen in de thermosfeer (ongeveer 80-600 km boven het oppervlak) of exosfeer (ongeveer 600 km of 400 mi en hoger), afhankelijk van de baanhoogte. Banen van satellieten die hoogtes onder 300 km (190 km) vervallen, snel door atmosferische weerstand. Objecten in Leo Orbit Earth tussen het dichtere deel van de atmosfeer en onder de binnenkant Van Allen -stralingsgordel.

Equatoriale lage aarde -banen (Eleo) zijn een subset van LEO. Deze banen, met lage helling op de evenaar, laten snelle herzieningstijden van plaatsen op lage breedtegraad op aarde toe en hebben de laagste delta-v Vereiste (d.w.z. besteed brandstof) van een baan, op voorwaarde dat zij de directe (niet retrograde) oriëntatie hebben met betrekking tot de rotatie van de aarde. Banen met een zeer hoge hellingshoek ten opzichte van de evenaar worden meestal genoemd polaire banen of Zon-synchrone banen.

Hogere banen omvatten Medium Earth Orbit (MEO), soms tussenliggende circulaire baan (ICO) genoemd, en verder hierboven, geostationaire baan (GEO). Banen hoger dan een lage baan kunnen leiden tot een vroeg falen van elektronische componenten als gevolg van intens bestraling en accumulatie opladen.

In 2017, "zeer lage aarde -banen" (Bol) begon te worden gezien in wettelijke Dossiers. Deze banen, onder ongeveer 450 km (280 mi), vereisen het gebruik van nieuwe technologieën voor Orbit Raising Omdat ze werken in banen die gewoonlijk te vroeg vervallen om economisch nuttig te zijn.[10][11]

Gebruiken

Ongeveer een halve baan van de Internationaal Ruimtestation.

Een lage aarde -baan vereist de laagste hoeveelheid energie voor satellietplaatsing. Het biedt hoge bandbreedte en lage communicatie latentie. Satellieten en ruimtestations in Leo zijn toegankelijker voor bemanning en onderhoud.

Omdat het minder vereist energie Om een ​​satelliet in een LEO te plaatsen, en een satelliet heeft er minder krachtige versterkers nodig voor succesvolle transmissie, LEO wordt gebruikt voor veel communicatietoepassingen, zoals de Iridium telefoonsysteem. Sommige Communicatiesatellieten Gebruik veel hoger Geostationaire banen en beweeg met dezelfde hoeksnelheid als de aarde als stationair lijken boven één locatie op de planeet.

Nadelen

in tegenstelling tot geosynchrone satelliet, satellieten in Leo hebben een kleine gezichtsveld en kan dus met slechts een fractie van de aarde tegelijk observeren en communiceren. Dat betekent dat een netwerk (of "sterrenbeeld") van satellieten is vereist om continue dekking te bieden. Satellieten in lagere regio's van Leo lijden ook snel orbitaal verval en vereisen ofwel periodieke herversterking om een ​​stabiele baan te behouden of vervangende satellieten te lanceren wanneer oude opnieuw binnenkomen.

Voorbeelden

In verbeelding

Vroegere

  • De Chinezen Tiangong-1 Station was in een baan op ongeveer 355 kilometer (221 km),[15] tot zijn de-orbiting in 2018.
  • De Chinezen Tiangong-2 Station was in een baan om ongeveer 370 km (230 km), tot zijn de-orkitering in 2019.
  • Gravimetrie missies zoals Goële Gesomd op ongeveer 255 km (158 km) om het zwaartekrachtveld van de aarde te meten bij de hoogste gevoeligheid. De Mission Lifetime was beperkt vanwege sfeervolle weerstand. ELEGANTIE en Genade waren rond 500 km (310 km).

Ruimtepuin

De LEO -omgeving wordt overbelast met ruimtepuin Vanwege de frequentie van objectlanceringen.[16] Dit heeft de afgelopen jaren een groeiende bezorgdheid veroorzaakt, omdat botsingen bij orbitale snelheden gevaarlijk of dodelijk kunnen zijn. Botsingen kunnen extra ruimteafval veroorzaken, waardoor een Domino Effect bekend als Kessler -syndroom. Het orbitale puinprogramma, onderdeel van NASA, volgt meer dan 25.000 objecten groter dan 10 cm in LEO, het geschatte aantal tussen 1 en 10 cm in diameter is 500.000. De hoeveelheid deeltjes die groter dan 1 mm groter is, is meer dan 100 miljoen.[17] De deeltjes reizen met snelheden tot 7,8 km/s (28.000 km/u; 17.500 mph), dus zelfs een kleine deeltjesimpact kan een ruimtevaartuig ernstig beschadigen.[18]

Zie ook

Aantekeningen

  1. ^ Orbitale periodes en snelheden worden berekend met behulp van de relaties 4π2R3=T2GM en V2R=GM, waar R is de straal van een baan in meters; T is de orbitale periode in seconden; V is de orbitale snelheid in m/s; G is ongeveer de zwaartekrachtconstante 6.673×10−11Nm2/kg2; M is de massa van de aarde, ongeveer 5,98×1024kg (1.318×1025pond).
  2. ^ Ongeveer 8,6 keer (in straal en lengte) wanneer de maan het dichtst in het dichtst is (dat is, 363,104 km/42,164 km), tot 9,6 keer wanneer de maan het verst is (dat is, 405.696 km/42,164 km).
  3. ^ Het is belangrijk om hier op te merken dat "vrije val" per definitie dat vereist zwaartekracht is de enige kracht die op het object werkt. Die definitie is nog steeds vervuld wanneer hij rond de aarde valt, als de andere kracht, de centrifugale kracht is een fictieve kracht.

Referenties

  1. ^ "Huidige catalogusbestanden". Gearchiveerd Van het origineel op 26 juni 2018. Opgehaald 13 juli 2018. Leo: Gemiddelde beweging> 11.25 & excentriciteit <0,25
  2. ^ Sampaio, Jarbas; Wnuk, Edwin; Vilhena de Moraes, Rodolpho; Fernandes, Sandro (1 januari 2014). "Resonante orbitale dynamiek in de regio Leo: ruimteafval in focus". Wiskundige problemen in engineering. 2014: Figuur 1: Histogram van de gemiddelde beweging van de gecatalogiseerde objecten. doen:10.1155/2014/929810. Gearchiveerd Van het origineel op 1 oktober 2021. Opgehaald 13 juli 2018.
  3. ^ a b "IADC Space Debris Mitigation richtlijnen" (PDF). Inter-agency Space Debris Coordination Committee: uitgegeven door stuurgroep en werkgroep 4. september 2007. Gearchiveerd (PDF) Van het origineel op 17 juli 2018. Opgehaald 17 juli 2018. Regio A, Low Earth Orbit (of LEO) Regio - Sferisch gebied dat zich uitstrekt van het aardoppervlak tot een hoogte (z) van 2.000 km
  4. ^ "Definitie van lage aarde -baan". Merriam-Webster Dictionary. Gearchiveerd Van het origineel op 8 juli 2018. Opgehaald 8 juli 2018.
  5. ^ "Veel Gestelde Vragen". FAA. Gearchiveerd Van het origineel op 2 juni 2020. Opgehaald 14 februari 2020. Leo verwijst naar banen die meestal minder dan 2.400 km (1.491 km) zijn.
  6. ^ Campbell, Ashley (10 juli 2015). "SCAN WOORDENLIJN". NASA. Gearchiveerd Van het origineel op 3 augustus 2020. Opgehaald 12 juli 2018. Low Earth Orbit (LEO): een geocentrische baan met een hoogte veel minder dan de straal van de aarde. Satellieten in deze baan liggen tussen 80 en 2000 kilometer boven het aardoppervlak.
  7. ^ "Wat is een baan?". NASA. David Hitt: NASA Educational Technology Services, Alice Wesson: JPL, J.D. Harrington: HQ;, Larry Cooper: HQ;, Flint Wild: MSFC;, Ann Marie Trotta: HQ;, Diedra Williams: MSFC. 1 juni 2015. Gearchiveerd Van het origineel op 27 maart 2018. Opgehaald 8 juli 2018. Leo is de eerste 100 tot 200 mijl (161 tot 322 km) ruimte.{{}}: CS1 onderhoud: anderen (link)
  8. ^ Steele, Dylan (3 mei 2016). "Een onderzoekershandleiding voor: Space Environmental Effects". NASA. p. 7. Gearchiveerd Van het origineel op 17 november 2016. Opgehaald 12 juli 2018. De low-earth baan (LEO) omgeving, gedefinieerd als 200-1.000 km boven het aardoppervlak
  9. ^ "Leo -parameters". www.spaceacademy.net.au. Gearchiveerd Van het origineel op 11 februari 2016. Opgehaald 12 juni 2015.
  10. ^ Crisp, N. H.; Roberts, P. C. E.; Livadiotti, S.; Oiko, V. T. A.; Edmondson, S.; Haigh, S. J.; Huyton, C.; Sinpetru, L.; Smith, K. L.; Worrall, S. D.; Becedas, J. (augustus 2020). "De voordelen van een zeer lage aardbit voor aardobservatiemissies". Vooruitgang in de ruimtevaartwetenschappen. 117: 100619. arxiv:2007.07699. Bibcode:2020praes.11700619c. doen:10.1016/j.paerosci.2020.100619. S2CID 220525689. Gearchiveerd Van het origineel op 19 maart 2021. Opgehaald 29 maart 2021.
  11. ^ Messier, Doug (3 maart 2017). "SpaceX wil 12.000 satellieten lanceren". Parabolische boog. Gearchiveerd Van het origineel op 22 januari 2020. Opgehaald 22 januari 2018.
  12. ^ "Hogere hoogte verbetert het brandstofverbruik van het station". NASA. Gearchiveerd Van het origineel op 15 mei 2015. Opgehaald 12 februari 2013.
  13. ^ Holli, Riebeek (4 september 2009). "NASA Earth Observatory". Earthobservatory.nasa.gov. Gearchiveerd Van het origineel op 27 mei 2018. Opgehaald 28 november 2015.
  14. ^ "Space Station uit 2001: A Space Odyssey".
  15. ^ ""天宫 一 号 成功 完成 完成 二 次 变轨 变轨"". Gearchiveerd van het origineel op 13 november 2011. Opgehaald 13 oktober 2020.
  16. ^ Office voor Outer Space Affairs (2010) van de Verenigde Naties. "Richtlijnen voor ruimteafvalbeperking van de commissie voor het vreedzame gebruik van de ruimte". Inter-agency Space Debris Coordination Committee (IADC). Opgehaald 19 oktober 2021.{{}}: CS1 onderhoud: url-status (link)
  17. ^ "ARES | Orbital Puin Program Office | Veelgestelde vragen". Nasa.gov. Gearchiveerd van het origineel op 2 september 2022. Opgehaald 2 september 2022.
  18. ^ Garcia, Mark (13 april 2015). "Space puin en menselijke ruimtevaartuigen". Nasa.gov. Gearchiveerd van het origineel op 8 september 2022. Opgehaald 2 september 2022.

Public DomainDit artikel bevat Public domein materiaal van websites of documenten van de National Aeronautics and Space Administration.