Slunečně synchronní oběžná dráha

Slunečně synchronní dráha (někdy nazývaná heliosynchronní [1] ) je geocentrická dráha s takovými parametry, že objekt na ní umístěný prolétne přes libovolný bod zemského povrchu v přibližně stejnou místní sluneční dobu . Úhel osvětlení zemského povrchu tedy bude na všech průletech satelitů přibližně stejný. Takové stálé světelné podmínky jsou velmi vhodné pro družice, které získávají snímky zemského povrchu (včetně družic dálkového průzkumu Země , meteorologických družic ). Nicméně, tam jsou roční rozdíly ve slunečním čase., způsobené elipticitou zemské oběžné dráhy (viz sluneční den ).

Například satelit LandSat-7 na sluneční synchronní oběžné dráze může překonat rovník patnáctkrát denně, pokaždé v 10:00 místního času.

Pro dosažení těchto charakteristik jsou parametry oběžné dráhy zvoleny tak, aby oběžná dráha předcházela východně o 360 stupňů za rok (přibližně 1 stupeň za den), což kompenzuje rotaci Země kolem Slunce. K precesi dochází v důsledku interakce družice se Zemí, která není sférická kvůli polární kompresi. Rychlost precese závisí na sklonu oběžné dráhy. Požadované rychlosti precese lze dosáhnout pouze pro určitý rozsah výšek oběžné dráhy (zpravidla se volí hodnoty 600–800 km s periodami 96–100 min.), požadovaný sklon pro uvedený výškový rozsah je asi 98°. Pro oběžné dráhy s vyšší nadmořskou výškou jsou nutné velmi velké sklony, kvůli kterým již polární oblasti nespadají do návštěvní zóny satelitu.

Tento typ oběžné dráhy může mít různé variace. Například jsou možné sluneční synchronní dráhy s velkými excentricitami . V tomto případě bude doba průchodu Sluncem pevná pouze pro jeden bod na oběžné dráze (obvykle perigeum ).

Perioda otáčení se volí v souladu s požadovanou periodou opakovaných průjezdů stejným bodem na povrchu. Ačkoli satelit na kruhové sluneční synchronní oběžné dráze protíná rovník ve stejný místní čas, děje se to v různých bodech rovníku (v různých zeměpisných délkách) kvůli skutečnosti, že se Země otáčí o určitý úhel mezi průchody satelitu. Předpokládejme, že doba otáčení je 96 minut. Tato hodnota zcela dělí sluneční den patnácti. Za den tedy satelit proletí přes patnáct různých bodů rovníku na denní straně oběžné dráhy (a přes patnáct dalších na noční straně) a vrátí se k prvnímu bodu za den. Výběrem složitějších (neceločíselných) vztahů lze zvýšit počet navštívených bodů prodloužením doby návštěvy stejného bodu.

Speciálním případem sluneční synchronní dráhy je dráha, při které v poledne/půlnoci dochází k návštěvě rovníku, a také dráha ležící v rovině terminátoru (viz video), tedy v pásmu západů slunce. a východy slunce. Druhá možnost nedává smysl pro družice s optickým zobrazováním, ale je dobrá pro radarové družice a teleskopy na oběžné dráze, protože zajišťuje, že na oběžné dráze nejsou žádné části, kde by družice spadla do zemského stínu. Na takové oběžné dráze jsou solární panely satelitu neustále osvětleny Sluncem.

Některé satelity využívající sluneční synchronní oběžné dráhy

Technické detaily

Pro sluneční synchronní dráhu musí precese nastat v opačném směru rotace Země. Dobrá aproximace je dána následujícím vzorcem:

kde

 je úhlová rychlost precese (rad/s),  — rovníkový poloměr Země (6 378 137 m),  je poloměr oběžné dráhy satelitu,  je úhlová frekvence ( radiány dělené periodou),  je sklon oběžné dráhy ,  - druhý dynamický faktor tvaru Země (1,08⋅10 −3 ).

Posledně uvedená veličina je vyjádřena v polární kontrakci takto:

kde

 - polární komprese Země,  je úhlová rychlost rotace Země (7,292115⋅10 −5 rad/s),  je součin univerzální gravitační konstanty a hmotnosti Země (3,986004418⋅10 14 m³/s²).

Poznámky

  1. ↑ Shcherbakova, N.N.; Beletskij, VV; Sazonov, VV Stabilizace heliosynchronních drah umělé družice Země působením slunečního tlaku  (anglicky)  // Kosmicheskie Issledovaniia, Tom 37 : journal. — Ne. 4 . - str. 417-427 . Archivováno z originálu 15. srpna 2019.
  2. ↑ BĚLORUSKÝ VESMÍRNÝ SPOTŘEBIČ (BKA) . Datum přístupu: 8. března 2015. Archivováno z originálu 17. února 2015.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Orbity