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4大軌道類(lèi)型,什么是超同步地球軌道?

2020-01-07 20:11 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



人類(lèi)發(fā)射的航天器由于用途和目的不同,往往被送入不同的軌道。而軌道的類(lèi)型和高度,一般和發(fā)射有效載荷,也就是目的航天器的火箭的末端關(guān)機(jī)速度和矢量直接有關(guān)。目前看來(lái)可以分為幾種類(lèi)型。第1種是低地球軌道,英文縮寫(xiě)LEO。也就是軌道高度距離地面比較近。一般在200公里到2500公里之內(nèi)。較稠密大氣層的上限一般在150公里左右,因此大部分穩(wěn)定飛行的航天器的近地點(diǎn)應(yīng)該在200公里或者更高一些,再低就會(huì)和大氣層劇烈摩擦減速而不能再穩(wěn)定飛行。近地球軌道,又分為近圓軌道和橢圓軌道。比如神舟飛船的軌道就是350公里左右的近圓軌道。國(guó)際空間站是高度在380公里的近圓軌道。風(fēng)云系列極軌氣象衛(wèi)星是高度在850公里左右的極軌近圓軌道。近地球軌道大多追求近乎圓形,有人航天器是追求充分利用近地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的屏蔽作用。

而氣象衛(wèi)星和照相偵查衛(wèi)星要利用軌道的穩(wěn)定和較低的觀察距離。不過(guò)近地航天器也有橢圓軌道的。比如誰(shuí)誰(shuí)家的第一顆衛(wèi)星東方紅1號(hào)?,F(xiàn)在還在近地點(diǎn)450公里,遠(yuǎn)地點(diǎn)2500公里左右的橢圓軌道上繼續(xù)慣性飛行。已經(jīng)飛行了快50年。不過(guò)這屬于已經(jīng)退休的衛(wèi)星。第2種則屬于中地球軌道,或者也包括中高地球軌道。軌道高度一般距離地面5000到25000公里。這類(lèi)衛(wèi)星大部分是定位導(dǎo)航衛(wèi)星。北斗和GPS衛(wèi)星中的大部分,都在17000公里到22000公里之間的橢圓軌道上。第3大類(lèi),就是地球靜止軌道,英文縮寫(xiě)GEO。特點(diǎn)是軌道周期與地球旋轉(zhuǎn)周期相同、軌道平面與地球赤道平面重合、傾角為0°的圓軌道。地球旋轉(zhuǎn)周期為一恒星日,等于23小時(shí)56分4.1秒。同步軌道至地心距離為42164.174公里,相對(duì)赤道高度為35786.034公里,一般簡(jiǎn)稱(chēng)36000公里。



地球同步靜止軌道的最大利用價(jià)值,就是通訊衛(wèi)星的定位。由于這個(gè)軌道只有地球赤道面正上空36000公里的一條圓環(huán)線。而不單純是通訊衛(wèi)星,包括國(guó)際海事衛(wèi)星、北斗和GPS系統(tǒng)的個(gè)別導(dǎo)航衛(wèi)星也需要發(fā)射GEO靜止星。因此雖然這條大環(huán)線周長(zhǎng)很大,但是也架不住在上面定位的衛(wèi)星越來(lái)越多。為了防止過(guò)度擁擠和互相干擾?,F(xiàn)在國(guó)際上確定了誰(shuí)先上,誰(shuí)先占位置的原則。如果某個(gè)定點(diǎn)位置的衛(wèi)星報(bào)廢走位漂移,那么就要求原先擁有該位置的國(guó)家或者國(guó)際衛(wèi)星組織,規(guī)定時(shí)間內(nèi),再發(fā)射一顆新衛(wèi)星去占位,否則一旦閑置時(shí)間超標(biāo),那么其他國(guó)家和衛(wèi)星組織就可以發(fā)射新衛(wèi)星,大概性的占據(jù)原先的位置。

那么什么是超地球同步軌道呢。這種軌道其實(shí)是超長(zhǎng)橢圓軌道的一種類(lèi)型。具有較低近地點(diǎn)和極高遠(yuǎn)地點(diǎn)的橢圓軌道。其遠(yuǎn)地點(diǎn)高度大于靜止衛(wèi)星的高度35768公里。甚至?xí)咏皆虑蚋浇虑蛞梢圆东@的36萬(wàn)公里。瀚海狼山認(rèn)為這種長(zhǎng)軌道的最大用途,就是發(fā)射月球探測(cè)器,也可以用來(lái)進(jìn)行特殊的地球同步衛(wèi)星的定位。如果用來(lái)發(fā)射同步衛(wèi)星,優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省衛(wèi)星轉(zhuǎn)移到GEO地球同步軌道時(shí)所需的燃料,以延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命。



因?yàn)橥叫l(wèi)星需要在工作的十幾年內(nèi)不斷的消耗自身攜帶的有限燃料維持定位的精準(zhǔn)。否則就會(huì)逐步脫離定位點(diǎn)而失效。而發(fā)射和定位期間消耗的燃料越多,則留給定點(diǎn)后保持軌道的燃料就越少,衛(wèi)星的可靠工作壽命就會(huì)降低。這類(lèi)衛(wèi)星多工作1年,經(jīng)濟(jì)效益往往就多出數(shù)億美元。因此發(fā)射和定位時(shí)節(jié)約燃料,盡量走節(jié)能的入軌路線更好。不過(guò)走這種軌道的衛(wèi)星速度較快,定位前傾角也較大,需要有更強(qiáng)大的測(cè)控技術(shù)的支持才行。


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