인공 지구 위성의 가장 높은 궤도. 인공 지구 위성: 위성에 관한 모든 것. 우주선은 어느 고도에서 비행합니까?
지구 위의 우주 공간에서 위성은 다음과 같은 특정 궤도를 따라 이동합니다. 인공 지구 위성의 궤도. 궤도는 작용하는 힘장의 구성을 고려하여 미리 결정된 공간 좌표 시스템을 따라 앞으로 이동하는 모든 물질 객체(우리의 경우 위성)의 이동(또는 라틴어 "경로, 도로"에서 번역)의 궤적입니다. 그것.
인공 지구 위성(AES)은 극, 경사, 적도(정지궤도)의 세 가지 궤도로 이동합니다.
극 궤도는 적도면을 기준으로 90°(영어 경사에서 문자 "i"로 표시)의 각도 경사를 갖습니다. 이 각도는 분과 초 단위로도 측정됩니다. 극궤도는 동기식 또는 준동기식일 수 있습니다.
기울어진 궤도는 극과 적도 사이에 위치합니다. 인공 지구 위성의 궤도, 변위된 예각을 형성합니다.
극궤도 및 경사궤도의 주요 단점은 위성이 궤도에서 지속적으로 움직이기 때문에 위치를 추적하려면 위성 신호를 수신하도록 안테나를 지속적으로 조정해야 한다는 것입니다. 안테나를 위성 위치에 자동으로 조정하려면 설치 및 유지 관리가 매우 어려운 고가의 특수 장비가 필요합니다.
정지궤도(적도라고도 함)는 편차가 0이며 우리 행성의 적도면에 위치합니다. 그것을 따라 움직이는 위성은 지구가 축을 중심으로 회전하는 데 걸리는 시간과 동일한 완전한 회전을 만듭니다. 즉, 지상 관측자와 관련하여 이러한 위성은 한 지점에서 움직이지 않는 것처럼 보입니다.
1-정지궤도(GSO) 또는 적도 궤도.
2-경사 궤도.
3극 궤도.
정지 궤도의 지구 표면 위 높이( GSO)는 35876km, 반경은 42241km, 길이(길이)는 265409km입니다. 위성을 발사할 때 이러한 매개변수를 고려해야 합니다. GSO그러면 지구상에 있는 관찰자와 관련하여 그러한 부동성을 달성하는 것이 가능할 것입니다.
대부분의 상업용 위성을 발사하는 데 사용되는 정지 궤도입니다. 위성 속도 GSO대략 3000m/s와 같습니다.
정지 궤도에는 그 장점 외에도 약한 측면도 있습니다. 지구의 극지방에서는 지형 각도가 매우 작기 때문에 정지 궤도의 과포화로 인해 신호 전송이 불가능해집니다. 서로 짧은 거리에 여러 개의 위성이 축적됩니다.
위성 텔레비전의 경우 다음 위치에 있는 위성 GSO, 따라서 사용자의 안테나는 고정되어 있습니다. 위도가 북쪽에 가까울수록 수신할 수 있는 위성 수가 적어집니다.
일반적으로 위성 안테나는 두 가지 좌표, 즉 방위각(시계 방향으로 결정되는 "북쪽" 방향과 수평면을 향한 위성 자체의 편차)과 고도(수평면과 위성 방향 사이의 각도)에 따라 조정됩니다. ).
정지궤도란 무엇인가? 이것은 지구의 적도 위에 위치한 원형 필드로, 인공 위성이 축을 중심으로 행성 회전의 각속도로 회전합니다. 수평 좌표계에서 방향을 바꾸지 않고 하늘에 움직이지 않고 매달려 있습니다. 정지 지구 궤도(GSO)는 일종의 지구 동기 필드이며 통신, 텔레비전 방송 및 기타 위성을 배치하는 데 사용됩니다.
인공 장치를 사용한다는 아이디어
정지 궤도의 개념은 러시아 발명가 K. E. Tsiolkovsky에 의해 시작되었습니다. 그의 작품에서 그는 궤도 관측소의 도움으로 공간을 채울 것을 제안했습니다. 외국 과학자들은 또한 G. Oberth와 같은 우주 분야의 작업을 설명했습니다. 통신을 위해 궤도를 사용한다는 개념을 개발한 사람은 Arthur C. Clarke입니다. 1945년에 그는 Wireless World 잡지에 정지궤도 분야의 장점을 설명하는 기사를 게재했습니다. 이 분야에서의 그의 활발한 연구를 위해 과학자를 기리기 위해 궤도는 "클라크 벨트"라는 두 번째 이름을 받았습니다. 많은 이론가들은 고품질 의사소통을 구현하는 문제에 대해 생각해 왔습니다. 따라서 1928년 Herman Potochnik은 정지궤도 위성을 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 아이디어를 표현했습니다.
'클라크 벨트'의 특징
정지 궤도라고 부르려면 다음과 같은 여러 매개변수를 충족해야 합니다.
1. 지리동시성. 이 특성에는 지구의 자전 주기에 해당하는 주기를 갖는 필드가 포함됩니다. 지구 동기 위성은 항성일(23시간 56분 4초)에 행성 주위의 궤도를 완료합니다. 지구는 고정된 공간에서 한 번의 회전을 완료하는 데 동일한 시간이 필요합니다.
2. 위성을 특정 지점에 유지하려면 정지 궤도는 경사가 0인 원형이어야 합니다. 타원형 필드는 우주선이 궤도의 특정 지점에서 다르게 움직이기 때문에 동쪽이나 서쪽으로 변위를 초래합니다.
3. 공간 메커니즘의 "호버링 지점"은 적도에 있어야 합니다.
4. 정지 궤도에 있는 위성의 위치는 통신용으로 사용되는 소수의 주파수로 인해 수신 및 전송 중에 서로 다른 장치의 주파수가 중복되지 않고 충돌을 피할 수 있어야 합니다.
5. 공간 메커니즘의 일정한 위치를 유지하기에 충분한 양의 연료.
위성의 정지 궤도는 해당 매개변수를 결합해야만 장치가 정지 상태를 유지할 수 있다는 점에서 독특합니다. 또 다른 특징은 우주장에 위치한 위성으로부터 17도 각도로 지구를 볼 수 있다는 것입니다. 각 장치는 궤도 표면의 약 1/3을 차지하므로 세 가지 메커니즘이 거의 행성 전체를 덮을 수 있습니다.
인공위성
위성은 많은 국가와 기업에서 발사되었습니다. 세계 최초의 인공 장치는 소련에서 제작되어 1957년 10월 4일에 우주로 날아갔습니다. 스푸트니크 1호로 명명됐다. 1958년 미국은 두 번째 우주선인 익스플로러 1호를 발사했다. 1964년 NASA가 발사한 최초의 위성은 Syncom-3으로 명명되었습니다. 인공기기는 대부분 반품이 불가하지만 일부 또는 전부 반품되는 경우도 있습니다. 그들은 수행하는 데 사용됩니다 과학적 연구그리고 다양한 문제를 해결합니다. 따라서 군사, 연구, 항법 위성 등이 있습니다. 대학 직원이나 라디오 아마추어가 만든 장치도 출시됩니다.
"서 있는 지점"
정지궤도 위성은 해발 35,786km 고도에 위치합니다. 이 고도는 별을 기준으로 한 지구의 자전 주기에 해당하는 궤도 주기를 제공합니다. 인공 차량은 움직이지 않으므로 정지 궤도에서의 위치를 "서 있는 지점"이라고 합니다. 호버링은 지속적인 장기 통신을 보장하며 일단 방향이 지정되면 안테나는 항상 원하는 위성을 향하게 됩니다.
움직임
위성은 지구 전달장을 사용하여 저고도 궤도에서 정지 궤도로 이동할 수 있습니다. 후자는 낮은 고도의 지점과 정지궤도권에 가까운 고도의 정점을 갖는 타원형 경로입니다. 추가 작업에 부적합해진 위성은 GEO 위 200-300km에 위치한 폐기 궤도로 보내집니다.
정지궤도 고도
특정 분야의 위성은 지구로부터 일정 거리를 유지하며 접근하거나 멀어지지 않습니다. 항상 적도의 특정 지점 위에 위치합니다. 이러한 특징을 바탕으로 중력과 원심력이 서로 균형을 이룬다. 정지궤도의 고도는 고전 역학을 기반으로 한 방법을 사용하여 계산됩니다. 이 경우 중력과 원심력의 대응이 고려됩니다. 첫 번째 수량의 값은 뉴턴의 만유인력 법칙을 사용하여 결정됩니다. 원심력 표시기는 위성의 질량에 구심 가속도를 곱하여 계산됩니다. 중력 질량과 관성 질량이 동일하다는 결과는 궤도 고도가 위성의 질량에 의존하지 않는다는 결론입니다. 따라서 정지궤도는 주어진 고도에서 지구 중력에 의해 생성되는 중력과 원심력의 크기가 같고 방향이 반대인 고도에 의해서만 결정됩니다.
구심 가속도 계산 공식에서 각속도를 찾을 수 있습니다. 정지 궤도의 반경도 이 공식을 사용하거나 지구 중심 중력 상수를 각속도의 제곱으로 나누어 결정됩니다. 길이는 42,164km입니다. 지구의 적도 반경을 고려하면 35,786km에 해당하는 높이를 얻습니다.
계산은 행성의 회전 운동과 일치하는 위성의 각속도와 함께 지구 중심으로부터의 거리인 궤도 고도가 선형을 발생시킨다는 진술을 기반으로 다른 방식으로 수행될 수 있습니다. 주어진 고도에서의 첫 번째 우주 속도와 동일한 속도.
정지 궤도의 속도. 길이
이 표시기는 각속도에 필드 반경을 곱하여 계산됩니다. 궤도 속도의 값은 초당 3.07km로, 이는 지구 근처 경로의 첫 번째 우주 속도보다 훨씬 낮습니다. 속도를 줄이려면 궤도반경을 6배 이상 늘려야 한다. 길이는 Pi와 반지름에 2를 곱하여 계산됩니다. 264924km입니다. 위성의 "입장 지점"을 계산할 때 표시기가 고려됩니다.
힘의 영향
인공 메커니즘이 회전하는 궤도의 매개 변수는 달-태양 중력 교란, 지구 필드의 불균일성 및 적도의 타원율의 영향으로 변경될 수 있습니다. 현장의 변형은 다음과 같은 현상으로 표현됩니다.
- 정지 궤도의 잠재적인 구멍이라고 불리는 안정적인 평형 지점을 향해 궤도를 따라 위치에서 위성의 변위입니다.
- 적도에 대한 들판의 경사각은 일정한 속도로 증가하여 26년 5개월에 한 번씩 15도에 도달합니다.
위성을 원하는 "입지점"에 유지하기 위해 10~15일마다 여러 번 켜지는 추진 시스템이 장착되어 있습니다. 따라서 궤도 경사의 증가를 보상하기 위해 "북-남" 보정이 사용되며, 필드를 따른 드리프트를 보상하기 위해 "서-동" 보정이 사용됩니다. 전체 수명 동안 위성의 경로를 조절하려면 탑재된 대량의 연료 공급이 필요합니다.
추진 시스템
장치 선택은 위성의 개별 기술적 특징에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 화학 로켓 엔진은 변위 연료 공급 장치를 갖추고 오랫동안 저장된 고비점 구성 요소(사산화이질소, 비대칭 디메틸히드라진)에서 작동합니다. 플라즈마 장치는 추력이 현저히 적지만 한 번의 이동에 수십 분에 걸쳐 측정되는 장시간 작동으로 인해 탑승 시 소비되는 연료의 양을 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 유형의 추진 시스템은 위성을 다른 궤도 위치로 조종하는 데 사용됩니다. 장치 수명의 주요 제한 요소는 정지 궤도의 연료 공급입니다.
인공장의 단점
정지궤도 위성과의 상호작용에 있어 중요한 단점은 신호 전파가 크게 지연된다는 점입니다. 따라서 초당 30만km의 빛의 속도와 35,786km의 궤도고도에서 지구위성빔의 이동시간은 약 0.12초, 지구위성-지구빔의 이동시간은 0.24초가 소요된다. 지상파 서비스의 장비 및 케이블 전송 시스템의 신호 지연을 고려하면 "소스-위성-수신기" 신호의 총 지연은 약 2~4초에 이릅니다. 이 표시기는 전화 통신을 위한 궤도상의 장치 사용을 상당히 복잡하게 만들고 실시간 시스템에서 위성 통신을 사용하는 것을 불가능하게 만듭니다.
또 다른 단점은 고위도 지역에서는 정지 궤도가 보이지 않아 북극과 남극 지역의 통신 및 텔레비전 방송을 방해한다는 것입니다. 태양과 송신 위성이 수신 안테나와 일직선에 있는 상황에서는 신호가 감소하고 때로는 완전히 신호가 없는 경우도 있습니다. 정지 궤도에서는 위성의 부동성으로 인해 이 현상이 특히 명확하게 나타납니다.
도플러 효과
이 현상은 송신기와 수신기의 상호 움직임에 따른 전자기 진동 주파수의 변화로 구성됩니다. 이 현상은 시간에 따른 거리 변화와 궤도상의 인공 차량의 움직임으로 표현됩니다. 그 효과는 위성 반송파 주파수의 낮은 안정성으로 나타나며, 이는 온보드 중계기와 지구국 주파수의 하드웨어 불안정성에 추가되어 신호 수신을 복잡하게 만듭니다. 도플러 효과는 제어할 수 없는 변조 진동 주파수의 변화에 기여합니다. 통신위성이나 텔레비전 직접방송을 궤도에서 사용하는 경우 이러한 현상은 실질적으로 제거된다. 즉, 수신점에서의 신호레벨에는 변화가 없다.
세계의 정지궤도장에 대한 태도
우주 궤도의 탄생은 많은 질문과 국제법적 문제를 야기했습니다. 다수의 위원회, 특히 유엔이 결의안에 참여합니다. 적도에 위치한 일부 국가는 자국 영토 위에 위치한 우주 분야에 대한 주권 확장을 주장했습니다. 각 주에서는 정지 궤도가 행성의 존재와 관련된 물리적 요소이며 지구의 중력장에 따라 달라지므로 필드 세그먼트는 자국 영토의 확장이라고 명시했습니다. 그러나 그러한 주장은 거부되었습니다. 왜냐하면 세계에는 우주 공간을 점유하지 않는다는 원칙이 있기 때문입니다. 궤도 및 위성 작동과 관련된 모든 문제는 글로벌 수준에서 해결됩니다.
정지 궤도에서 위성은 지구에 접근하거나 멀어지지 않으며, 또한 지구와 함께 회전하면서 적도의 어느 지점 위에도 지속적으로 위치합니다. 결과적으로 위성에 작용하는 중력과 원심력은 서로 균형을 이루어야 합니다. 정지 궤도의 고도를 계산하려면 고전 역학 방법을 사용하고 위성의 기준 좌표계로 이동하여 다음 방정식을 사용하면 됩니다.
관성력은 어디에 있고, 이 경우 원심력은 중력입니다. 위성에 작용하는 중력의 크기는 뉴턴의 만유인력 법칙에 의해 결정될 수 있습니다.
는 위성의 질량, 는 지구의 질량(kg), 는 중력 상수, 는 궤도 반경(위성에서 지구 중심까지의 거리(미터)입니다.
원심력의 크기는 다음과 같습니다.
궤도에서 원운동을 하는 동안 발생하는 구심 가속도는 어디에 있습니까?
보시다시피, 위성의 질량은 원심력과 중력 모두에 대한 표현에 존재합니다. 즉, 궤도의 고도는 위성의 질량에 의존하지 않으며, 이는 모든 궤도에 적용되며 중력 및 관성 질량이 동일하다는 결과입니다. 결과적으로 정지 궤도는 주어진 고도에서 지구 중력에 의해 생성되는 중력과 원심력의 크기가 같고 방향이 반대가 되는 고도에 의해서만 결정됩니다.
구심 가속도는 다음과 같습니다.
초당 라디안 단위로 위성의 회전 각속도는 어디에 있습니까?
중력과 원심력의 동등성을 바탕으로 우리는 다음을 얻습니다.
각속도 ω
1회전에서 이동한 각도를 궤도 주기(궤도에서 완전한 1회전을 완료하는 데 걸리는 시간: 1항성일 또는 86,164초)로 나누어 계산합니다. 우리는 다음을 얻습니다: 
라드/초
추정 궤도 반경은 42,164km이다. 지구의 적도 반경 6,378km를 빼면 GEO 고도 35,786km를 얻습니다.
궤도 속도
정지 궤도의 이동 속도는 각속도에 궤도 반경을 곱하여 계산됩니다(km/s).
이는 지구 근처 궤도(반경 6400km)의 첫 번째 탈출 속도인 8km/s보다 약 2.5배 낮습니다. 원형 궤도의 속도의 제곱은 반경에 반비례하기 때문에 궤도 반경을 6배 이상 늘리면 첫 번째 우주 속도에 대한 속도 감소가 달성됩니다.
궤도 길이
정지궤도 길이: . 42,164km의 궤도 반경으로 우리는 264,924km의 궤도 길이를 얻습니다. 궤도의 길이는 위성의 "서 있는 지점"을 계산하는 데 매우 중요합니다.
정지궤도에서 위성의 궤도 위치 유지 정지궤도에서 궤도를 도는 위성은 이 궤도의 매개변수를 변경하는 수많은 힘(교란)의 영향을 받습니다. 특히 이러한 교란에는 달-태양 중력 교란, 지구 중력장의 불균일성 영향, 적도 타원율 등이 포함됩니다. 궤도 저하는 두 가지 주요 현상으로 표현됩니다.
1) 위성은 원래 궤도 위치에서 소위 "정지궤도의 잠재적 구멍"(경도는 75.3°E, 104.7°W, 165.3°E, 14.7°W) 지구의 적도 위;
2) 적도에 대한 궤도의 기울기는 (초기 = 0에서) 매년 약 0.85도씩 증가하고 26.5년에 최대 15도에 도달합니다.
이러한 교란을 보상하고 위성을 지정된 정지 지점에 유지하기 위해 위성에는 추진 시스템(화학 또는 전기 로켓)이 장착되어 있습니다. 저추력 엔진을 주기적으로 켜서(궤도 경사의 증가를 보상하기 위한 "북-남" 수정 및 궤도를 따른 표류를 보상하기 위한 "서-동" 수정) 위성은 지정된 고정 지점에 유지됩니다. 이러한 포함은 며칠(10-15)일마다 여러 번 이루어집니다. 남북 보정에는 종방향 보정(연간 약 2m/s)보다 특성 속도(연간 약 45-50m/s)의 훨씬 더 큰 증가가 필요하다는 것이 중요합니다. 전체 서비스 수명(현대 TV 위성의 경우 12~15년) 동안 위성 궤도 수정을 보장하려면 상당한 양의 탑재 연료 공급이 필요합니다(화학 엔진을 사용하는 경우 수백 킬로그램). 위성의 화학 로켓 엔진은 변위 연료 공급 시스템(부스트 가스 - 헬륨)을 갖추고 있으며 오래 지속되고 끓는점이 높은 구성 요소(보통 비대칭 디메틸히드라진 및 사산화질소)로 작동합니다. 다수의 위성에는 플라즈마 엔진이 장착되어 있습니다. 추력은 화학 추력보다 훨씬 적지 만 효율성이 높기 때문에 (단일 기동에 대해 수십 분 만에 측정되는 장기간 작동으로 인해) 탑승에 필요한 연료 질량을 근본적으로 줄일 수 있습니다. 추진 시스템 유형의 선택은 장치의 특정 기술적 특징에 따라 결정됩니다.
필요한 경우 위성을 다른 궤도 위치로 이동시키기 위해 동일한 추진 시스템이 사용됩니다. 어떤 경우에는 일반적으로 위성 수명이 다할 때 연료 소비를 줄이기 위해 남북 궤도 수정을 중단하고 남은 연료는 서동 수정에만 사용됩니다. 연료 비축량은 정지궤도 위성의 서비스 수명을 제한하는 주요 요인입니다.
다른 우주체와 마찬가지로 지구에는 자체 중력장이 있으며 다양한 크기의 물체와 물체가 위치할 수 있는 근처 궤도가 있습니다. 가장 자주 그들은 달과 국제 우주 정거장을 언급합니다. 첫 번째는 자체 궤도를 따라 걷고 ISS는 지구 근처의 낮은 궤도를 따라 걷습니다. 지구로부터의 거리, 행성에 대한 상대 위치, 회전 방향이 다른 여러 궤도가 있습니다.
인공 지구 위성의 궤도
오늘날 지구와 가장 가까운 공간에는 다음과 같은 결과로 생긴 많은 물체가 있습니다. 인간 활동. 기본적으로 통신을 제공하는 데 사용되는 인공위성이지만 우주 쓰레기도 많이 있습니다. 지구의 가장 유명한 인공 위성 중 하나는 국제 우주 정거장입니다.
위성은 적도(정지궤도), 극궤도, 경사궤도의 세 가지 주요 궤도로 이동합니다. 첫 번째는 완전히 적도원 평면에 있고 두 번째는 적도원에 수직이며 세 번째는 그 사이에 위치합니다.
정지궤도
이 궤적의 이름은 그것을 따라 움직이는 신체의 속도가 지구 자전의 항성주기와 동일하다는 사실 때문입니다. 정지궤도는 지구의 적도와 동일한 평면에 있는 정지궤도의 특별한 경우이다.
이심률이 0과 0이 아닌 기울기를 가진 위성은 지구에서 관찰할 때 낮 동안 하늘에 숫자 8을 묘사합니다.
정지 궤도의 첫 번째 위성은 1963년에 발사된 American Syncom-2입니다. 오늘날 어떤 경우에는 발사체가 정지 궤도에 위성을 배치할 수 없기 때문에 위성이 정지 궤도에 배치되는 경우도 있습니다.
정지궤도
이 궤적은 지속적인 움직임에도 불구하고 그 위에 위치한 물체가 상대적으로 정적으로 유지되기 때문에 이 이름을 갖습니다. 지구의 표면. 물체가 위치한 곳을 서 있는 지점이라고 합니다.
이러한 궤도로 발사된 위성은 종종 위성 TV를 전송하는 데 사용됩니다. 왜냐하면 정적 특성으로 인해 안테나를 한 번에 가리키고 오랫동안연결을 유지하기 위해.
정지 궤도에 있는 위성의 고도는 35,786km입니다. 모두 적도 바로 위에 있으므로 위치를 나타내기 위해 자오선에만 이름이 지정됩니다(예: 180.0˚E Intelsat 18 또는 172.0˚E Eutelsat 172A).
대략적인 궤도 반경은 ~42,164km, 길이는 약 265,000km, 궤도 속도는 약 3.07km/s입니다.
높은 타원 궤도
높은 타원 궤도는 근지점 높이가 원지점 높이보다 몇 배 작은 궤도입니다. 위성을 그러한 궤도에 배치하면 여러 가지 중요한 이점이 있습니다. 예를 들어, 그러한 시스템 중 하나는 러시아 전체 또는 그에 따라 동일한 전체 면적을 가진 국가 그룹에 서비스를 제공하기에 충분할 수 있습니다. 또한 고위도의 VEO 시스템은 정지궤도 위성보다 성능이 뛰어납니다. 그리고 위성을 높은 타원 궤도에 올리는 데 드는 비용은 약 1.8배 더 저렴합니다.
VEO에서 실행되는 시스템의 대규모 예:
- NASA와 ESA가 발사한 우주 관측소.
- 시리우스 XM 라디오 위성 라디오.
- 위성 통신 Meridian, -Z 및 -ZK, Molniya-1T.
- GPS 위성 보정 시스템.
낮은 지구 궤도
이것은 다양한 상황에 따라 각각 고도 160~2000km, 궤도 주기 88~127분을 가질 수 있는 가장 낮은 궤도 중 하나입니다. LEO가 유인 우주선에 의해 압도된 유일한 경우는 미국 우주비행사가 달에 착륙하는 아폴로 프로그램이었습니다.
현재 사용 중이거나 사용된 대부분의 인공 지구 위성은 낮은 지구 궤도에서 작동했습니다. 같은 이유로 현재 우주 쓰레기의 대부분이 이 구역에 위치해 있습니다. LEO에 위치한 위성의 최적 궤도 속도는 평균 7.8km/s입니다.
LEO의 인공위성의 예:
- 국제적인 우주 정거장(400km).
- 다양한 시스템과 네트워크의 통신 위성.
- 정찰 차량 및 탐사 위성.
궤도에 풍부한 우주 쓰레기 - 메인 현대의 문제우주산업 전체. 오늘날 상황은 LEO의 다양한 물체 간의 충돌 가능성이 커지고 있습니다. 그리고 이는 결국 궤도에 있는 더 많은 파편과 부품의 파괴와 형성으로 이어집니다. 비관적인 예측에 따르면, 시작된 도미노 원칙은 인류가 우주를 탐험할 기회를 완전히 박탈할 수 있다고 합니다.
낮은 기준 궤도
낮은 기준은 일반적으로 장치의 궤도라고 불리며 경사, 고도 또는 기타 중요한 변화의 변화를 제공합니다. 장치에 엔진이 없고 기동을 수행하지 않는 경우 해당 궤도를 저궤도라고 합니다.
러시아와 미국 탄도학자들이 높이를 다르게 계산한다는 점은 흥미롭습니다. 전자는 지구의 타원형 모델을 기반으로 하고 후자는 구형 모델을 기반으로 하기 때문입니다. 이로 인해 높이뿐만 아니라 근지점과 원지점의 위치에도 차이가 있습니다.
오늘날 인류는 위성을 배치하기 위해 여러 가지 다른 궤도를 사용합니다. 가장 큰 관심은 지구의 특정 지점 위에 위성을 "고정" 배치하는 데 사용할 수 있는 정지궤도에 초점이 맞춰져 있습니다. 위성이 작동하기 위해 선택하는 궤도는 목적에 따라 다릅니다. 예를 들어, 생방송 TV 프로그램을 방송하는 데 사용되는 위성은 정지 궤도에 배치됩니다. 많은 통신 위성도 정지 궤도에 있습니다. 다른 위성 시스템, 특히 위성 전화 간 통신에 사용되는 시스템은 낮은 지구 궤도에서 궤도를 돌고 있습니다. 마찬가지로 Navstar나 GPS(Global Positioning System)와 같은 내비게이션 시스템에 사용되는 위성 시스템도 상대적으로 낮은 지구 궤도에 있습니다. 기상, 연구 등 수많은 다른 위성이 있습니다. 그리고 그들 각각은 목적에 따라 특정 궤도에서 "등록"을 받습니다.
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위성 작동을 위해 선택되는 특정 궤도는 위성의 기능은 물론 위성이 서비스를 제공하는 지역을 비롯한 여러 요소에 따라 달라집니다. 어떤 경우에는 지구 위 160km 고도에 위치한 극도로 낮은 지구 궤도(LEO)에 있을 수도 있고, 다른 경우에는 위성이 지구 위 36,000km 이상의 고도에 있을 수도 있습니다. 정지 궤도 GEO에서. 더욱이 많은 위성은 원형 궤도가 아닌 타원형 궤도를 사용합니다.
지구의 중력과 위성 궤도
위성이 지구 주위를 돌면서 지구의 중력으로 인해 점차 멀어집니다. 위성이 궤도에서 회전하지 않으면 점차적으로 지구로 떨어지기 시작하여 상층 대기에서 타버릴 것입니다. 그러나 지구 주위를 도는 위성의 회전 자체가 위성을 지구에서 멀어지게 하는 힘을 생성합니다. 각 궤도에는 자체 설계 속도가 있어 지구의 중력과 원심력의 균형을 유지하여 장치를 일정한 궤도에 유지하고 고도를 얻거나 잃는 것을 방지할 수 있습니다.
위성의 궤도가 낮을수록 지구의 중력의 영향을 더 많이 받고 이 힘을 극복하는 데 필요한 속도가 더 커진다는 것은 매우 분명합니다. 지구 표면에서 위성까지의 거리가 멀수록 일정한 궤도를 유지하는 데 필요한 속도는 그에 따라 낮아집니다. 지구 표면 위 약 160km의 궤도를 도는 위성은 약 28,164km/h의 속도가 필요하며, 이는 그러한 위성이 약 90분 안에 지구 궤도를 도는 것을 의미합니다. 지구 표면 위 36,000km 거리에 있는 위성이 일정한 궤도를 유지하려면 11,266km/h 미만의 속도가 필요하며, 이는 위성이 약 24시간 내에 지구 궤도를 도는 것을 허용합니다.
원형 및 타원형 궤도의 정의
모든 위성은 두 가지 기본 유형의 궤도 중 하나를 사용하여 지구 주위를 공전합니다.
- 원형 위성 궤도: 우주선이 원형 궤도로 지구를 공전할 때 지구 표면 위의 거리는 항상 동일하게 유지됩니다.
- 타원형 위성 궤도: 타원형 궤도에서 위성의 회전은 지구 표면까지의 거리가 한 궤도 동안 서로 다른 시간에 변경됨을 의미합니다.
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위성 궤도
다양한 유형의 위성 궤도와 관련된 다양한 정의가 있습니다.
- 지구의 중심: 위성이 원형 또는 타원형 궤도로 지구 궤도를 돌 때 위성의 궤도는 무게 중심, 즉 지구의 중심을 통과하는 평면을 형성합니다.
- 지구 주위의 이동 방향: 위성이 지구를 공전하는 방식은 궤도 방향에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 가속도 궤도:
위성이 지구가 회전하는 방향과 같은 방향으로 회전하는 경우 지구 주위를 도는 위성의 공전을 가속도라고 합니다.
2. 역행 궤도:
위성이 지구 자전 방향과 반대 방향으로 회전하는 경우 지구 주위를 도는 위성의 궤도를 역행이라고 합니다.
- 궤도 경로:위성의 궤도 경로는 위성이 지구 궤도를 돌면서 바로 머리 위로 지나가는 지구 표면의 지점입니다. 경로는 원을 형성하며 그 중심에는 지구 중심이 있습니다. 정지궤도 위성은 지구 표면 위의 동일한 지점 위에 지속적으로 머물기 때문에 특별한 경우라는 점에 유의해야 합니다. 이는 궤도 경로가 지구의 적도에 위치한 단일 지점으로 구성됨을 의미합니다. 또한 적도 바로 위에서 회전하는 위성의 궤도 경로가 바로 이 적도를 따라 뻗어 있다고 덧붙일 수도 있습니다.
이러한 궤도는 일반적으로 위성 아래의 지구가 동쪽으로 회전함에 따라 각 위성의 궤도 경로가 서쪽으로 이동하는 것이 특징입니다.
- 궤도 노드: 이것은 궤도 경로가 한 반구에서 다른 반구로 전달되는 지점입니다. 비적도 궤도의 경우 다음과 같은 두 개의 노드가 있습니다.
1. 상승 노드:
이것은 궤도 경로가 남반구에서 북쪽으로 전환되는 노드입니다.
2. 내림차순 노드:
이것은 궤도 경로가 북반구에서 남반구로 전환되는 노드입니다.
- 위성 높이: 많은 궤도를 계산할 때 지구 중심 위의 위성 높이를 고려해야 합니다. 이 표시기에는 위성에서 지구 표면까지의 거리와 행성의 반경이 포함됩니다. 일반적으로 6370km와 동일한 것으로 간주됩니다.
- 궤도 속도: 원형 궤도의 경우 항상 동일합니다. 그러나 타원형 궤도의 경우 모든 것이 다릅니다. 위성의 궤도 속도는 동일한 궤도에서의 위치에 따라 달라집니다. 이는 위성이 행성의 중력에 대해 최대 저항을 받는 지구에 가장 가까울 때 최대에 도달하고, 지구에서 가장 먼 지점에 도달하면 최소로 감소합니다.
- 리프트 각도: 위성의 앙각은 위성이 수평선 위에 위치하는 각도입니다. 각도가 너무 작으면 수신 안테나가 충분히 높이 올라가지 않으면 근처 물체에 의해 신호가 차단될 수 있습니다. 그러나 장애물 위에 올려진 안테나의 경우 앙각이 낮은 위성으로부터 신호를 수신할 때도 문제가 있습니다. 그 이유는 위성 신호가 지구 대기를 통해 더 먼 거리를 이동해야 하고 결과적으로 더 큰 감쇠를 받기 때문입니다. 어느 정도 만족스러운 수신을 위해 허용되는 최소 앙각은 5도 각도로 간주됩니다.
- 경사각: 모든 위성 궤도가 적도선을 따르는 것은 아닙니다. 실제로 대부분의 저지구 궤도는 이 선을 따르지 않습니다. 따라서 위성 궤도의 경사각을 결정하는 것이 필요하다. 아래 다이어그램은 이 프로세스를 보여줍니다.
위성 궤도 경사각 위성 궤도와 관련된 기타 지표
위성이 통신 서비스를 제공하는 데 사용되기 위해서는 지상국이 위성으로부터 신호를 받고 신호를 보낼 수 있도록 위성을 "따라갈" 수 있어야 합니다. 위성과의 통신은 지상국의 가시 범위 내에 있는 동안에만 가능하며, 궤도 유형에 따라 짧은 시간 동안만 가시 범위에 있을 수 있다는 것은 분명합니다. 최대 시간 동안 위성과의 통신이 가능하도록 하기 위해 사용할 수 있는 몇 가지 옵션이 있습니다.
- 첫 번째 옵션원지점이 지상국의 계획된 위치 바로 위에 위치하는 타원형 궤도를 사용하여 구성됩니다. 이를 통해 위성은 최대 시간 동안 이 관측소의 시야에 머물 수 있습니다.
- 두 번째 옵션여러 개의 위성을 하나의 궤도로 발사하여 그 중 하나가 시야에서 사라지고 통신이 끊어지면 다른 위성이 그 자리를 대신합니다. 일반적으로 어느 정도 중단 없는 통신을 구성하려면 3개의 위성을 궤도에 발사해야 합니다. 그러나 하나의 "업무" 위성을 다른 위성으로 교체하는 과정은 시스템에 추가적인 복잡성을 야기할 뿐만 아니라 최소 3개의 위성에 대한 여러 가지 요구 사항을 야기합니다.
원형 궤도의 정의
원형 궤도는 여러 매개변수에 따라 분류될 수 있습니다. 낮은 지구 궤도, 정지 궤도 등의 용어는 특정 궤도의 독특한 특징을 나타냅니다. 원형 궤도의 정의에 대한 요약이 아래 표에 나와 있습니다.
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