Có bao nhiêu vệ tinh nhân tạo quay quanh trái đất? Có bao nhiêu vệ tinh nhân tạo bay phía trên trái đất

Trái đất, giống như bất kỳ vật thể vũ trụ nào, có trường hấp dẫn riêng và các quỹ đạo gần đó, trong đó có thể định vị được các vật thể và vật thể có kích thước khác nhau. Thông thường họ đề cập đến Mặt trăng và Trạm vũ trụ quốc tế. Chiếc đầu tiên đi trên quỹ đạo của chính nó và ISS - trên quỹ đạo thấp gần Trái đất. Có một số quỹ đạo khác nhau về khoảng cách với Trái đất, vị trí tương đối của chúng so với hành tinh và hướng quay.

Quỹ đạo của vệ tinh trái đất nhân tạo

Ngày nay, trong không gian gần Trái đất nhất có rất nhiều vật thể là kết quả của hoạt động của con người. Về cơ bản, đây là những vệ tinh nhân tạo phục vụ cho việc cung cấp thông tin liên lạc, nhưng cũng có khá nhiều vệ tinh. mảnh vụn không gian. Một trong những vệ tinh nhân tạo nổi tiếng nhất của Trái đất là Trạm vũ trụ quốc tế.

Vệ tinh chuyển động theo ba quỹ đạo chính: xích đạo (địa tĩnh), cực và nghiêng. Cái thứ nhất nằm hoàn toàn trong mặt phẳng của đường tròn xích đạo, cái thứ hai vuông góc với nó và cái thứ ba nằm giữa chúng.

Quỹ đạo địa không đồng bộ

Tên của quỹ đạo này là do vật chuyển động dọc theo nó có tốc độ bằng chu kỳ thiên văn của Trái đất. Quỹ đạo địa tĩnh là trường hợp đặc biệt quỹ đạo địa không đồng bộ, nằm trong cùng mặt phẳng với đường xích đạo của trái đất.

Với độ nghiêng không bằng 0 và độ lệch tâm bằng 0, vệ tinh khi quan sát từ Trái đất sẽ mô tả hình số tám trên bầu trời vào ban ngày.

Vệ tinh đầu tiên trên quỹ đạo địa không đồng bộ là Syncom-2 của Mỹ, được phóng vào năm 1963. Ngày nay, trong một số trường hợp, vệ tinh được đặt vào quỹ đạo địa không đồng bộ vì phương tiện phóng không thể đặt chúng vào quỹ đạo địa không đồng bộ.

Quỹ đạo địa tĩnh

Quỹ đạo này có tên như vậy vì lý do rằng, mặc dù chuyển động liên tục, vật nằm trên nó vẫn đứng yên so với bề mặt trái đất. Nơi đặt vật gọi là điểm đứng.

Các vệ tinh được phóng vào quỹ đạo như vậy thường được sử dụng để truyền truyền hình vệ tinh, vì tính chất tĩnh cho phép bạn hướng ăng-ten vào nó một lần và trong một thời gian dài giữ liên lạc.

Độ cao của các vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh là 35.786 km. Vì tất cả chúng đều nằm ngay phía trên đường xích đạo nên chỉ có kinh tuyến được đặt tên để biểu thị vị trí, ví dụ: 180,0˚E Intelsat 18 hoặc 172,0˚E Eutelsat 172A.

Bán kính quỹ đạo gần đúng là ~42.164 km, chiều dài khoảng 265.000 km và tốc độ quỹ đạo xấp xỉ 3,07 km/s.

Quỹ đạo hình elip cao

Quỹ đạo hình elip cao là quỹ đạo có độ cao ở cận điểm nhỏ hơn vài lần so với ở viễn điểm. Việc phóng vệ tinh vào những quỹ đạo như vậy có một số lợi thế quan trọng. Ví dụ, một hệ thống như vậy có thể đủ để phục vụ toàn bộ nước Nga hoặc theo đó là một nhóm quốc gia có tổng diện tích bằng nhau. Ngoài ra, hệ thống VEO ở vĩ độ cao có khả năng hoạt động tốt hơn các vệ tinh địa tĩnh. Và việc đưa một vệ tinh vào quỹ đạo hình elip cao có chi phí thấp hơn khoảng 1,8 lần.

Ví dụ lớn về hệ thống chạy trên VEO:

• Các đài quan sát không gian do NASA và ESA phóng lên.
• Đài phát thanh vệ tinh Sirius XM.
• Truyền thông vệ tinh Meridian, -Z và -ZK, Molniya-1T.
• Hệ thống hiệu chỉnh vệ tinh GPS.

Quỹ đạo Trái đất tầm thấp

Đây là một trong những quỹ đạo thấp nhất, tùy theo từng trường hợp khác nhau, có thể có độ cao lần lượt là 160-2000 km và chu kỳ quỹ đạo là 88-127 phút. Lần duy nhất LEO bị tàu vũ trụ có người vượt qua là chương trình Apollo với việc đưa các phi hành gia Mỹ đổ bộ lên mặt trăng.

Hầu hết các vệ tinh nhân tạo của trái đất hiện đang được sử dụng hoặc đã từng sử dụng đều hoạt động ở quỹ đạo Trái đất thấp. Vì lý do tương tự, phần lớn rác vũ trụ hiện nằm ở khu vực này. Tốc độ quỹ đạo tối ưu cho các vệ tinh đặt trong LEO trung bình là 7,8 km/s.

Ví dụ về các vệ tinh nhân tạo trong LEO:

• Trạm vũ trụ quốc tế (400 km).
• Vệ tinh viễn thông nhiều nhất hệ thống khác nhau và mạng.
• Xe trinh sát và thăm dò vệ tinh.

Sự phong phú của các mảnh vụn không gian trên quỹ đạo - chính vấn đề hiện đại toàn bộ ngành công nghiệp vũ trụ. Ngày nay, tình hình là khả năng xảy ra va chạm giữa các vật thể khác nhau trong LEO ngày càng tăng. Và điều này lại dẫn đến sự hủy diệt và hình thành thêm hơn mảnh vỡ và chi tiết. Những dự báo bi quan cho rằng Nguyên lý Domino được phóng lên có thể tước đi hoàn toàn cơ hội khám phá không gian của nhân loại.

Quỹ đạo tham chiếu thấp

Tham chiếu thấp thường được gọi là quỹ đạo của thiết bị, cung cấp sự thay đổi về độ nghiêng, độ cao hoặc những thay đổi quan trọng khác. Nếu thiết bị không có động cơ và không thực hiện các thao tác thì quỹ đạo của nó được gọi là quỹ đạo Trái đất tầm thấp.

Điều thú vị là các nhà đạn đạo của Nga và Mỹ tính toán chiều cao của nó theo cách khác nhau, bởi vì cái trước dựa trên mô hình hình elip của Trái đất, còn cái sau dựa trên mô hình hình cầu. Bởi vì điều này nên có sự khác biệt không chỉ về chiều cao mà còn ở vị trí cận điểm và viễn điểm.

Vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái đất là Mặt trăng. Một số nhà khoa học nhầm lẫn gán trạng thái tương tự cho các vật thể không gian khác, nhưng theo thời gian những lý thuyết như vậy mất đi tính thuyết phục. Nhà thiên văn học người Pháp Petit tin rằng ngoài Mặt trăng, hành tinh của chúng ta còn có các thành tạo vệ tinh khác. Nhà khoa học cho rằng chúng là những quả cầu lửa - những thiên thạch có đặc điểm là độ sáng cao và kích thước lớn. Những quả cầu lửa này quay quanh hành tinh trên những đường quỹ đạo hình elip. Nổi tiếng nhất trong số đó là quả cầu lửa, được một nhà thiên văn học phát hiện vào năm 1846. Nhưng 5 năm sau, lý thuyết của nhà khoa học người Pháp đã bị bác bỏ. Nó được đưa ra bởi Le Verrier.

Một giả thuyết khác về sự tồn tại của các ESZ khác được Valtemat đưa ra, các tính toán của ông cho thấy có một nguyên mẫu khác của Mặt trăng, quay quanh hành tinh này và thực hiện một vòng quay quanh nó trong 119 ngày. Tuy nhiên, anh ta không nhận được địa vị thực sự.

Mặt trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái đất, nhưng nhiều nhà khoa học xác định được các vệ tinh gần như vệ tinh. Điều này là do Mặt trăng không phải là vệ tinh duy nhất nằm gần hành tinh này. Cũng có thể có nhiều tiểu hành tinh khác nhau trong không gian quỹ đạo. Nhiều phương tiện truyền thông và ấn phẩm khoa học đại chúng gọi những thiên thể như vậy là Mặt trăng thứ hai. Tuy nhiên, những tiểu hành tinh như vậy không quay quanh một hành tinh mà quay quanh Mặt trời. Một trong những ví dụ nổi bật về những vật thể như vậy là tiểu hành tinh Cruithney, giao nhau với đường quỹ đạo của không chỉ hành tinh của chúng ta mà còn cả Sao Hỏa và Sao Kim.

Một nhóm thiên thể khác đã được xác định, có thể được gọi là vệ tinh tự nhiên của trái đất, nhưng không phải như vậy, được gọi là Trojan. Các tiểu hành tinh Trojan di chuyển dọc theo đường quỹ đạo mà hành tinh của chúng ta quay. Tại một số thời điểm nhất định, họ có thể vượt lên trước cô ấy hoặc đuổi kịp cô ấy. Ngày nay, sự hiện diện của chỉ có 1 tiểu hành tinh như vậy được chính thức ghi nhận: TK7, ở phía trước hành tinh 60 độ.

Ảo ảnh quang học thông thường có thể gợi ý sự tồn tại của các vật thể vệ tinh khác. Trong một số tình huống nhất định, bạn có thể trở thành nhân chứng của hiện tượng Mặt trăng giả thứ hai xuất hiện trên bầu trời. Ảo ảnh quang học này chỉ xảy ra khi vật thể phát ra ánh sáng đủ sáng. Một quầng sáng xuất hiện xung quanh điểm sáng. Vật thể giả thứ hai xuất hiện vì các tia của mặt trăng bắt đầu khúc xạ trong sự hình thành băng kết tinh của các đám mây ti tầng. Hành động này đảm bảo sự xuất hiện của các vật thể phát sáng ở cả hai phía của Quả bóng Mặt trăng.

Ảo ảnh này nhanh chóng biến mất. Mặt Trăng giả được gọi là Parselen và chỉ là sự chơi đùa thông thường của các tia sáng.

Bất chấp nỗ lực tìm kiếm sự tồn tại của các vệ tinh khác, tất cả các lý thuyết hợp lý về sự tồn tại của chúng đều bị bác bỏ. Tất cả các tiểu hành tinh và thiên thạch bằng cách này hay cách khác đi qua đường quỹ đạo đều không thể được coi là ESZ. Ngoài ra, các ảo ảnh quang học mới xuất hiện không nên được cấp trạng thái này.

Video này nói về các vệ tinh của Trái đất và những gì xảy ra trên quỹ đạo.

Các vật thể vệ tinh trái đất nhân tạo là tàu vũ trụ đang bay được đặt trên một tuyến quỹ đạo và quay theo quỹ đạo địa tâm. Chúng cần thiết để loại bỏ các vấn đề khoa học và ứng dụng cũng như nghiên cứu không gian gần Trái đất.

Sự ra đi của trợ lý nhân tạo đầu tiên bắt đầu từ ngày 4 tháng 10 năm 1957. Nó được phóng trên lãnh thổ Liên Xô. Vệ tinh được gửi đã mang đến cho nhân loại cơ hội thu được dữ liệu đo lường về mật độ của các tầng khí quyển phía trên, thiết lập độ tin cậy của các tính toán lý thuyết và xác nhận tính khả thi của các giải pháp kỹ thuật chính được sử dụng cho vụ phóng. Vệ tinh cũng mang đến cơ hội kiểm tra các đặc tính truyền tín hiệu vô tuyến qua tầng điện ly.

Vệ tinh đầu tiên của Mỹ được phóng vào ngày 1 tháng 2 năm 1958. Sau một thời gian, các cường quốc khác đã tung ra phương tiện nghiên cứu của họ:

• Pháp;
• Úc;
• Vương quốc Anh;
• Nhật Bản.

Việc đăng ký vệ tinh chỉ diễn ra sau khi thiết bị thực hiện một vòng quay hoàn chỉnh quanh hành tinh, nếu không nó sẽ được đăng ký vào sổ đăng ký dưới dạng tàu thăm dò tên lửa.

Các loại, chuyển động của vệ tinh nhân tạo của Trái Đất

Vệ tinh chỉ có được trạng thái hoạt động nếu nó được trang bị máy phát vô tuyến và đèn flash phát ra tín hiệu ánh sáng. Nó cũng phải có sự khác biệt công nghệ đo lường. Dựa trên mục đích của SZ nhân tạo, tất cả các thiết bị được chia thành ứng dụng và nghiên cứu. Loại cuối cùng là cần thiết để đảm bảo hoạt động nghiên cứu, nhằm vào các thiên thể, Khối cầu Và không gian bên ngoài. Nhóm này bao gồm các thiết bị trắc địa và địa vật lý, cũng như các đài quan sát thiên văn nằm trên quỹ đạo. Loại được áp dụng bao gồm các thiết bị liên lạc và định vị cũng như các thiết bị cung cấp nghiên cứu khí tượng, tài nguyên đất đai và kỹ thuật. Có những vệ tinh nhân tạo khác được thiết kế cho chuyến bay của con người. Chúng được gọi là tàu vệ tinh có người lái. Khi một vật thể nằm trong quỹ đạo cực thì gọi là quỹ đạo cực; nếu ở xích đạo thì gọi là quỹ đạo xích đạo. Ngoài ra còn có các vệ tinh đứng yên, có khả năng được gửi đến một tuyến quỹ đạo xích đạo. Chuyển động của chúng trùng với chuyển động quay của trái đất, đó là lý do tại sao chúng đứng yên trên một điểm hành tinh cụ thể.

Bạn đã bao giờ tự hỏi có bao nhiêu vệ tinh quay quanh Trái đất chưa?

Vệ tinh nhân tạo đầu tiên được phóng lên quỹ đạo trái đất vào ngày 4 tháng 10 năm 1957. Qua nhiều năm khám phá không gian, hàng nghìn vật thể bay đã tích tụ trong không gian gần Trái đất.

Bay qua đầu chúng tôi 16 800 các vật thể nhân tạo, trong số đó có 6.000 vệ tinh, số còn lại được coi là mảnh vụn không gian - đây là những tầng và mảnh vụn phía trên. Có ít thiết bị hoạt động tích cực hơn - khoảng 850 .

AMSAT OSCAR-7, được phóng lên quỹ đạo vào ngày 15 tháng 11 năm 1974, được coi là vệ tinh có thời gian tồn tại lâu nhất. Thiết bị nhỏ này (trọng lượng 28,8 kg) dành cho liên lạc vô tuyến nghiệp dư. Vật thể lớn nhất trên quỹ đạo là Trạm vũ trụ quốc tế (ISS). Trọng lượng của nó là khoảng 450 tấn.

Vệ tinh cung cấp thông tin liên lạc nhà khai thác di động(“Beeline”, MTS và “Megafon”) được đặt trong hai loại quỹ đạo: quỹ đạo thấp và quỹ đạo địa tĩnh.

Ở độ cao thấp, cách Trái đất 780 km, có một thiết bị được sử dụng nhà khai thác di động hệ thống thông tin liên lạc toàn cầu "Iridium". Ý tưởng tạo ra nó đã được Motorola đề xuất vào những năm 1980. Hệ thống nợ tên của nó nguyên tố hóa học iridium: đáng lẽ phải bao gồm 77 thiết bị, bằng số nguyên tử của iridium. Iridium hiện có 66 vệ tinh.

Quỹ đạo địa tĩnh nằm ở độ cao 35.786 km so với đường xích đạo. Sẽ có lợi hơn nếu đặt các vệ tinh liên lạc trên đó vì bạn không cần phải liên tục hướng ăng-ten - các thiết bị quay cùng Trái đất và luôn nằm phía trên một điểm. Trạm địa tĩnh có 178 vệ tinh. nhất nhóm lớnở Nga thuộc về Doanh nghiệp Thống nhất Nhà nước Liên bang "Truyền thông Không gian": 9 vệ tinh thuộc dòng "Express" cung cấp dịch vụ phát sóng truyền hình và đài phát thanh, điện thoại di động, cũng như thông tin liên lạc của chính phủ và tổng thống và Internet. Các vệ tinh khí tượng và quan sát cũng được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh. Các vệ tinh khí tượng ghi lại những thay đổi trong khí quyển, các “quan sát viên” xác định mức độ chín của hạt, mức độ hạn hán, v.v.

Vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất được phóng vào năm 1957 tại Liên Xô. Kể từ đó, hơn 6.000 vệ tinh đã được phóng vào vũ trụ. Vệ tinh ngày càng trở nên quan trọng đối với sự sống trên Trái đất. Chúng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: an ninh, liên lạc, điều hướng, giải trí và - quan trọng nhất - chúng cho phép chúng ta nhìn hành tinh của mình dưới một góc nhìn mới. Tại đây bạn có thể tìm ra ai sở hữu các vệ tinh, chúng nằm ở đâu và mục đích của chúng là gì.

Ai có nhiều bạn đồng hành nhất?

Trong tổng số 957 vệ tinh đang hoạt động hiện đang hoạt động trên quỹ đạo, có 423 vệ tinh thuộc về Hoa Kỳ. Tiếp theo về số lượng vệ tinh là Nga. Trung Quốc cũng có sự hiện diện đáng kể trên quỹ đạo. Ít nhất 115 quốc gia là đồng sở hữu vệ tinh. Sơ đồ này hiển thị các quốc gia nơi chủ sở hữu hoặc nhà điều hành vệ tinh đặt trụ sở.

44 quốc gia trên thế giới hợp tác phóng và vận hành vệ tinh (thường là nhóm gồm hai hoặc ba quốc gia). Ở đây chúng được liệt kê là các dự án chung. Mỹ, Đài Loan, Nhật Bản và Pháp là những nước tham gia tích cực nhất vào các dự án hợp tác không gian.

Các vệ tinh có nhiều hơn ba chủ sở hữu quốc tế được liệt kê là thuộc sở hữu của nhiều quốc gia.

Không gian chật hẹp: lịch sử ra mắt

Năm 1957, Liên Xô là nước đầu tiên phóng vệ tinh nhân tạo của Trái đất vào không gian. Kể từ đó, hơn 6.000 vệ tinh đã được phóng lên quỹ đạo. Sơ đồ này cho thấy động lực của các vụ phóng vệ tinh, bắt đầu từ năm 1957, bởi Liên Xô (và sau đó là Nga), Trung Quốc và các quốc gia khác. Vào năm mà các vụ phóng tên lửa đạt đến đỉnh điểm trong nước, biểu tượng vệ tinh đã được lắp đặt.

Đối với Liên Xô, những năm 1970-1980 phản ánh thời kỳ hoàng kim của chương trình không gian quân sự của Liên Xô, khi nhiều vệ tinh trinh sát, dẫn đường và liên lạc được phóng lên.

Đỉnh cao của Hoa Kỳ đến vào năm 1998: chính trong năm này, việc thành lập ba mạng truyền thông vệ tinh thương mại bắt đầu: Globalstar, Iridium và ORBCOM. Nhiều vệ tinh trong số này được phóng bằng các phương tiện phóng của Mỹ, đôi khi có nhiều vệ tinh trong một tên lửa.

Nhìn chung, đỉnh điểm của các vụ phóng vệ tinh có thể được giải thích là do những thay đổi trong sứ mệnh của chúng. Vào những năm 1970, nhu cầu về vệ tinh liên lạc rất lớn. Trong những năm 1990 - trong các vệ tinh dẫn đường và trong thập kỷ qua - trong các vệ tinh nghiên cứu dân dụng và khoa học.

Nếu xu hướng này tiếp tục, các cường quốc vũ trụ có thể tiếp tục chế tạo các vệ tinh lớn hơn, hoạt động lâu hơn và tổ chức dân sự, chẳng hạn như các trường đại học, có thể đảm nhận việc sản xuất các vệ tinh nhỏ hơn, rẻ hơn.

Tàu vũ trụ giống như rác

Phần trênĐồ họa cho thấy tổng số vệ tinh được phóng từ năm 1957 đến năm 2000. Vùng màu xám là các vệ tinh đã ngừng hoạt động kể từ khi phóng, vùng màu cam là các vệ tinh vẫn đang hoạt động.

Vệ tinh hoạt động lâu đời nhất trên quỹ đạo là Amsat-Oscar 7, được phóng từ Căn cứ Không quân Vandenberg ở California vào ngày 15 tháng 11 năm 1974. Nó nằm ở quỹ đạo Trái đất thấp và được sử dụng chủ yếu bởi những người nghiệp dư vô tuyến.

Vùng màu xám là 5428 vệ tinh. Nhiều phương tiện không hoạt động hiện là một phần của mảnh vụn quỹ đạo. Theo ước tính của NASA, có khoảng 19 nghìn vật thể có kích thước lớn hơn 10 cm trên quỹ đạo Trái đất.

Ưu tiên quốc gia

Trong sơ đồ này, các vệ tinh được chia thành bốn nhóm bởi chủ sở hữu-nhà điều hành chính - Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc và các quốc gia khác (không bao gồm các vệ tinh sở hữu chung và hợp tác). Nó cho thấy mục đích của vệ tinh bị ảnh hưởng bởi môi trường kinh tế và chính trị ở các bộ phận khác nhau hòa bình.

Mục đích (thương mại, chính phủ, quân sự hoặc dân sự) phản ánh đối tượng sử dụng chính của vệ tinh, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là nhiều vệ tinh là phương tiện đa dụng. Ví dụ, một vệ tinh có thể có mục đích thương mại và quân sự cùng một lúc.

Các vệ tinh thương mại thuộc sở hữu của các công ty riêng lẻ và các tập đoàn được tài trợ bởi các nhà đầu tư và các nhóm tư nhân. Vệ tinh được sử dụng để liên lạc và phát sóng. Các vệ tinh quân sự thường được sử dụng để trinh sát và dẫn đường cũng như liên lạc vô tuyến. Các vệ tinh của chính phủ được thiết kế để quan sát khí tượng và khoa học. Người dùng dân sự thường bao gồm cơ sở học thuật và các nhóm đam mê khoa học.

Khoảng 2/3 tổng số vệ tinh đang hoạt động được sử dụng cho mục đích liên lạc. Các vệ tinh để dẫn đường, trinh sát, giám sát các quá trình trên Trái đất, cũng như các vệ tinh vật lý thiên văn và nghiên cứu địa lý chiếm từ 5 đến 7% tổng số.

Vòng quanh Trái đất trong 80 phút

Sơ đồ này đưa ra ý tưởng về việc một số vệ tinh phải mất bao lâu để hoàn thành một quỹ đạo hoàn chỉnh quanh Trái đất. Các vệ tinh ở quỹ đạo Trái đất thấp (LEO) - ở độ cao từ 80 đến 1.700 km - bay quanh hành tinh với tốc độ gấp 30 lần tốc độ của một chiếc máy bay. Một vệ tinh như vậy quay quanh hành tinh trong 88 phút.

Các vệ tinh LEO chiếm gần một nửa tổng số vệ tinh đang hoạt động. Chúng thường được sử dụng để trinh sát, quan sát khoa học và chụp ảnh bề mặt Trái đất.

Độ cao của quỹ đạo địa không đồng bộ hầu như luôn không đổi - khoảng 35.700 km các vệ tinh trong quỹ đạo này chuyển động đồng bộ với Trái đất, thực hiện một vòng quay hoàn toàn trong khoảng 24 giờ; Vì vậy, nhìn từ bề mặt hành tinh, có vẻ như những vệ tinh này thực tế không chuyển động, đó là lý do tại sao quỹ đạo của chúng còn được gọi là quỹ đạo địa tĩnh. Quỹ đạo địa tĩnh thường chứa các vệ tinh khí tượng, cũng như các vệ tinh liên lạc và phát sóng.

Giống như chỗ ngồi trong rạp hát mang đến những góc nhìn khác nhau về buổi biểu diễn, các quỹ đạo vệ tinh khác nhau mang đến những góc nhìn khác nhau, mỗi quỹ đạo có một mục đích khác nhau. Một số dường như treo lơ lửng phía trên một điểm trên bề mặt, chúng cung cấp xem xét liên tục một phía của Trái đất, trong khi những phía khác quay quanh hành tinh của chúng ta, đi qua nhiều nơi trong ngày.

Các loại quỹ đạo

Vệ tinh bay ở độ cao nào? Có 3 loại quỹ đạo gần Trái đất: cao, trung bình và thấp. Ở mức cao nhất, xa nhất so với bề mặt, theo quy luật, có nhiều vệ tinh thời tiết và một số vệ tinh liên lạc. Các vệ tinh quay trên quỹ đạo trung bình của Trái đất bao gồm các vệ tinh dẫn đường và các vệ tinh đặc biệt được thiết kế để giám sát một khu vực cụ thể. Hầu hết các tàu vũ trụ khoa học, bao gồm cả hạm đội Hệ thống Quan sát Trái đất của NASA, đều ở quỹ đạo thấp.

Tốc độ di chuyển của chúng phụ thuộc vào độ cao mà vệ tinh bay. Khi bạn đến gần Trái đất, trọng lực trở nên mạnh hơn và chuyển động tăng tốc. Ví dụ, vệ tinh Aqua của NASA mất khoảng 99 phút để quay quanh hành tinh của chúng ta ở độ cao khoảng 705 km, trong khi một thiết bị khí tượng đặt cách bề mặt 35.786 km mất 23 giờ, 56 phút và 4 giây. Ở khoảng cách 384.403 km tính từ tâm Trái đất, Mặt trăng hoàn thành một vòng quay trong 28 ngày.

Nghịch lý khí động học

Việc thay đổi độ cao của vệ tinh cũng làm thay đổi tốc độ quỹ đạo của nó. Có một nghịch lý ở đây. Nếu người điều hành vệ tinh muốn tăng tốc độ của nó, anh ta không thể chỉ kích hoạt động cơ để tăng tốc độ. Điều này sẽ làm tăng quỹ đạo (và độ cao), dẫn đến giảm tốc độ. Thay vào đó, bạn nên khởi động động cơ theo hướng ngược lại với hướng chuyển động của vệ tinh, tức là thực hiện một hành động mà trên Trái đất sẽ làm chậm chuyển động của vệ tinh. phương tiện giao thông. Hành động này sẽ di chuyển nó xuống thấp hơn, cho phép tăng tốc độ.

Đặc điểm quỹ đạo

Ngoài độ cao, đường đi của vệ tinh còn được đặc trưng bởi độ lệch tâm và độ nghiêng. Đầu tiên liên quan đến hình dạng của quỹ đạo. Một vệ tinh có độ lệch tâm thấp chuyển động theo quỹ đạo gần tròn. Quỹ đạo lệch tâm có hình elip. Khoảng cách từ tàu vũ trụ đến Trái đất phụ thuộc vào vị trí của nó.

Độ nghiêng là góc của quỹ đạo so với đường xích đạo. Một vệ tinh quay quanh đường xích đạo có độ nghiêng bằng không. Nếu một tàu vũ trụ đi qua cực bắc và cực nam (địa lý, không phải từ tính), thì độ nghiêng của nó là 90°.

Tất cả cùng nhau - chiều cao, độ lệch tâm và độ nghiêng - xác định chuyển động của vệ tinh và Trái đất sẽ trông như thế nào từ góc nhìn của nó.

Cao gần Trái đất

Khi vệ tinh cách chính xác 42.164 km tính từ tâm Trái đất (cách bề mặt khoảng 36 nghìn km), nó sẽ đi vào khu vực có quỹ đạo phù hợp với chuyển động quay của hành tinh chúng ta. Vì tàu đang di chuyển với tốc độ tương đương với Trái đất, tức là chu kỳ quỹ đạo của nó là 24 giờ, nên nó dường như đứng yên trên một kinh độ duy nhất, mặc dù nó có thể trôi dạt từ bắc xuống nam. Quỹ đạo cao đặc biệt này được gọi là địa đồng bộ.

Vệ tinh di chuyển theo quỹ đạo tròn ngay phía trên đường xích đạo (độ lệch tâm và độ nghiêng bằng 0) và đứng yên so với Trái đất. Nó luôn nằm phía trên cùng một điểm trên bề mặt của nó.

Quỹ đạo Molniya (độ nghiêng 63,4°) được sử dụng để quan sát ở vĩ độ cao. Vệ tinh địa tĩnh gắn với đường xích đạo nên không phù hợp với các vùng xa về phía Bắc hoặc phía Nam. Quỹ đạo này khá lệch tâm: tàu vũ trụ di chuyển theo hình elip thon dài với Trái đất nằm sát một cạnh. Do vệ tinh được gia tốc bởi trọng lực nên nó chuyển động rất nhanh khi đến gần hành tinh của chúng ta. Khi nó di chuyển ra xa, tốc độ của nó chậm lại, do đó nó dành nhiều thời gian hơn ở đỉnh quỹ đạo ở rìa xa Trái đất nhất, khoảng cách có thể lên tới 40 nghìn km. Chu kỳ quỹ đạo là 12 giờ, nhưng vệ tinh dành khoảng 2/3 thời gian này trên một bán cầu. Giống như quỹ đạo bán đồng bộ, vệ tinh đi theo cùng một đường đi cứ sau 24 giờ. Nó được sử dụng để liên lạc ở phía bắc hoặc phía nam.

Thấp gần Trái đất

Hầu hết các vệ tinh khoa học, nhiều vệ tinh khí tượng và trạm vũ trụ đều ở trên quỹ đạo Trái đất thấp gần như hình tròn. Độ nghiêng của họ phụ thuộc vào những gì họ đang theo dõi. TRMM được phóng lên để theo dõi lượng mưa ở vùng nhiệt đới nên nó có độ nghiêng tương đối thấp (35°), duy trì gần xích đạo.

Nhiều vệ tinh trong hệ thống quan sát của NASA có quỹ đạo gần cực, có độ nghiêng cao. Tàu vũ trụ di chuyển quanh Trái đất từ ​​cực này sang cực khác với thời gian 99 phút. Một nửa thời gian nó đi qua phía ngày của hành tinh chúng ta và ở cực, nó chuyển sang phía đêm.

Khi vệ tinh di chuyển, Trái đất quay bên dưới nó. Vào thời điểm phương tiện di chuyển đến khu vực được chiếu sáng, nó đã ở trên khu vực tiếp giáp với khu vực quỹ đạo cuối cùng của nó. Trong khoảng thời gian 24 giờ, các vệ tinh vùng cực bao phủ hầu hết Trái đất hai lần: một lần vào ban ngày và một lần vào ban đêm.

Quỹ đạo đồng bộ mặt trời

Giống như các vệ tinh địa đồng bộ phải được đặt phía trên đường xích đạo, điều này cho phép chúng duy trì trên một điểm, các vệ tinh quay quanh cực có khả năng duy trì cùng một lúc. Quỹ đạo của chúng đồng bộ với mặt trời - khi tàu vũ trụ đi qua đường xích đạo, giờ mặt trời ở địa phương luôn giống nhau. Ví dụ: vệ tinh Terra luôn bay qua Brazil lúc 10:30 sáng. Chuyến vượt biển tiếp theo 99 phút sau qua Ecuador hoặc Colombia cũng diễn ra lúc 10h30 giờ địa phương.

Quỹ đạo đồng bộ với mặt trời là điều cần thiết cho khoa học vì nó cho phép ánh sáng mặt trời duy trì trên bề mặt Trái đất, mặc dù nó sẽ thay đổi tùy theo mùa. Tính nhất quán này có nghĩa là các nhà khoa học có thể so sánh các hình ảnh về hành tinh của chúng ta từ cùng một mùa trong nhiều năm mà không phải lo lắng về sự thay đổi ánh sáng quá lớn, điều này có thể tạo ra ảo giác về sự thay đổi. Nếu không có quỹ đạo đồng bộ với mặt trời, sẽ khó theo dõi chúng theo thời gian và thu thập thông tin cần thiết để nghiên cứu biến đổi khí hậu.

Đường đi của vệ tinh ở đây rất hạn chế. Nếu nó ở độ cao 100 km thì quỹ đạo phải có độ nghiêng 96°. Mọi sai lệch sẽ không được chấp nhận. Do lực cản của khí quyển và lực hấp dẫn của Mặt trời và Mặt trăng làm thay đổi quỹ đạo của tàu vũ trụ nên nó phải được điều chỉnh thường xuyên.

Tiêm vào quỹ đạo: phóng

Việc phóng một vệ tinh cần có năng lượng, lượng năng lượng này phụ thuộc vào vị trí của bãi phóng, độ cao và độ nghiêng của quỹ đạo chuyển động trong tương lai của nó. Đi đến quỹ đạo xa đòi hỏi nhiều năng lượng hơn. Các vệ tinh có độ nghiêng đáng kể (ví dụ: vệ tinh ở cực) sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với các vệ tinh quay quanh xích đạo. Việc đưa vào quỹ đạo có độ nghiêng thấp được hỗ trợ bởi chuyển động quay của Trái đất. di chuyển một góc 51,6397°. Điều này là cần thiết để giúp các tàu con thoi và tên lửa của Nga tiếp cận nó dễ dàng hơn. Độ cao của ISS là 337-430 km. Mặt khác, các vệ tinh vùng cực không nhận được bất kỳ sự hỗ trợ nào từ động lượng của Trái đất nên chúng cần nhiều năng lượng hơn để bay lên cùng một khoảng cách.

Điều chỉnh

Khi một vệ tinh được phóng, cần phải nỗ lực để giữ nó ở một quỹ đạo nhất định. Vì Trái đất không phải là một hình cầu hoàn hảo nên lực hấp dẫn của nó mạnh hơn ở một số nơi. Sự không đồng đều này cùng với lực hấp dẫn của Mặt trời, Mặt trăng và Sao Mộc (hành tinh lớn nhất hệ mặt trời), làm thay đổi độ nghiêng của quỹ đạo. Trong suốt vòng đời của mình, các vệ tinh GOES đã được điều chỉnh ba hoặc bốn lần. Các phương tiện có quỹ đạo thấp của NASA phải điều chỉnh độ nghiêng hàng năm.

Ngoài ra, các vệ tinh gần Trái đất còn bị ảnh hưởng bởi bầu khí quyển. Các lớp trên cùng tuy khá hiếm nhưng lại tạo ra lực cản đủ mạnh để kéo chúng lại gần Trái đất hơn. Tác động của trọng lực dẫn đến sự tăng tốc của vệ tinh. Theo thời gian, chúng bốc cháy, xoắn ốc ngày càng thấp hơn vào bầu khí quyển hoặc rơi xuống Trái đất.

Lực cản của khí quyển mạnh hơn khi Mặt trời hoạt động. Giống như không khí trong khinh khí cầu nở ra và dâng lên khi bị nung nóng, bầu khí quyển cũng phồng lên và giãn nở khi Mặt trời cung cấp thêm năng lượng cho nó. Các lớp mỏng của khí quyển dâng lên và các lớp dày đặc hơn thay thế chúng. Do đó, các vệ tinh quay quanh Trái đất phải thay đổi vị trí khoảng bốn lần một năm để bù lại lực cản của khí quyển. Khi hoạt động mặt trời tối đa, vị trí của thiết bị phải được điều chỉnh 2-3 tuần một lần.

Rác vũ trụ

Lý do thứ ba buộc phải thay đổi quỹ đạo là các mảnh vụn không gian. Một trong những vệ tinh liên lạc của Iridium đã va chạm với một tàu vũ trụ không hoạt động của Nga. Chúng va chạm, tạo ra một đám mây mảnh vụn gồm hơn 2.500 mảnh. Mỗi phần tử đã được thêm vào cơ sở dữ liệu, ngày nay bao gồm hơn 18.000 đồ vật có nguồn gốc nhân tạo.

NASA giám sát cẩn thận mọi thứ có thể nằm trên đường đi của vệ tinh, vì quỹ đạo đã phải thay đổi nhiều lần do các mảnh vụn không gian.

Các kỹ sư theo dõi vị trí của các mảnh vụn không gian và vệ tinh có thể cản trở chuyển động và lên kế hoạch cẩn thận cho các hoạt động lẩn tránh khi cần thiết. Cùng một nhóm lên kế hoạch và thực hiện các thao tác để điều chỉnh độ nghiêng và độ cao của vệ tinh.