Magas elliptikus pálya

A magas elliptikus pálya (más néven High Elliptical Orbit , HEO ) egy olyan elliptikus pálya, amelynek apogeus magassága sokszorosa a perigeus magasságának [1] .

Cél

A Kepler-törvények szerint a nagy elliptikus pályát használó műholdak a perigeumban nagyon nagy sebességgel haladnak , majd az apogeusban erősen lelassulnak . Amikor egy űrszonda (SC) az apogeus közelében van, a földi megfigyelőnek az a benyomása, hogy a műhold több órán keresztül alig mozog, vagyis pályája kvázi- geostacionáriussá válik . A belőle érkező jel 3,5 órán belül 0,6 m átmérőjű antennán fogható forgóeszköz használata nélkül. Másrészt, egy kvázi geostacionárius pont a földgömb bármely pontja fölött elhelyezhető, nem csak az egyenlítő felett, mint a geostacionárius műholdak esetében. Ezt a tulajdonságot az egyenlítőtől távol eső északi és déli szélességi körökben használják (76-78° É/D felett), ahol a geostacionárius műholdak magassági szöge nagyon alacsony, vagy akár negatív is lehet.[2] . Ezeken a területeken a geostacionárius műhold vétele nagyon nehéz vagy lehetetlen, és az erősen elliptikus pályán lévő műholdak az egyetlen mód a szolgáltatás nyújtására. Az erősen elliptikus műholdak emelkedési szögei a szolgáltatási terület szélein meghaladják a 40°-ot, középpontjában pedig elérik a 90°-ot.

A HEO-pályák bármilyen dőlésszögűek lehetnek , de gyakran nullához közeli dőlésszögük van a Föld szabálytalan alakja által okozott perturbációhoz, hasonlóan egy lapos ellipszoidhoz . Ennek a dőlésnek a használatakor a pálya stabilizálódik.

Elliptikus pályák esetén a 180° és 360° közötti perigeus argumentum azt jelenti, hogy az apogeus az északi félteke felett van . Ezzel szemben a 0° és 180° közötti perigeus argumentum azt jelenti, hogy az apogeus a déli félteke felett van . A 0°-os vagy 180°-os perigeus-argumentumú pálya apogeusa pontosan az Egyenlítő felett fog elhelyezkedni , aminek gyakorlati szempontból nincs értelme, mivel ebben az esetben olcsóbb és egyszerűbb az űreszköz geostacionárius használata. pályára (csak egy műholdra van szükség három helyett).

Előnyök és hátrányok

A HEO műholdak a következő előnyökkel rendelkeznek:

• Nagyon nagy terület kiszolgálásának képessége. Így például egy ilyen rendszer kiszolgálhatja Oroszország egész területét ;
• szolgáltatás magas szélességi fokon. Ezekben a zónákban a HEO rendszerek emelkedési szöge sokkal nagyobb, mint a geostacionárius műholdaké; [2]
• Különböző frekvenciatartományok széles körben elterjedt használata a MEH-on regisztráció nélkül (ellentétben a geostacionárius pályával, ahol gyakorlatilag nincs szabad hely vagy szabad frekvenciák);
• olcsóbb pályára indítás (kb. 1,8-szor) [3] .

Ugyanakkor jelenleg az erősen elliptikus pályán álló rendszereknek több hátrányuk van, mint előnyük. A hátrányok közé tartozik:

• legalább három műhold keringésének szükségessége (egy geostacionárius helyett) egy kvázi-geostacionárius rendszer létrehozásához. Az éjjel-nappali folyamatos sugárzás biztosítása esetén az űrhajók száma hétre nő [3] ;
• a vevőantennának nyomkövető funkcióval kell rendelkeznie (fordulathajtás). Ezért egy ilyen antenna kezdeti költsége és karbantartási költsége magasabb lesz, mint egy egyszerű rögzített antennáé;
• a magas szélességi körökben a népsűrűség jóval alacsonyabb, mint a középső régiókban, ezért egy ilyen rendszer megtérülésének kérdése nagyon kétséges;
• a műholdak csúcspontja a HEO-n magasabb, mint a GSO-é, ezért az adók teljesítményének nagyobbnak kell lennie, akár 400-500 watt is . Ez drágítja a műholdakat; [2]
• a HEO műholdak pályája általában keresztezi a sugárzási öveket , ami nagymértékben csökkenti az űrhajó élettartamát. Ahhoz, hogy megszabaduljunk ettől a problémától, olyan pályára van szükség, amelynek apogeusa körülbelül 50 ezer km és a perigeum körülbelül 20 ezer km [3] , vagyis használjuk a Tundra pályát ;
• mivel az űrhajók pályán mozognak, a Doppler-effektus további nehézségeket okoz a földi vevők számára [4] ;
• a hosszú jelterjedési idő miatt nehézségek merülnek fel a valós idejű alkalmazások , például a telefonálás használatakor [4] .

Használati példák

Számos olyan rendszer ismert, amely erősen elliptikus pályát használ.

Lightning Orbit

A Molnija pálya nevét a szovjet és orosz kettős célú kommunikációs műholdak Molnija sorozatáról kapta , amelyek elsőként alkalmazták ezt a pályát munkájuk során. A paraméterei a következők:

• a perigeus szélességi argumentum 280°;
• dőlésszög - 62,8 °;
• drákói keringési periódus - 11 óra 57 perc. 45 mp;
• tengerszint feletti magasság - a perigeus 500 km-től a csúcsponti 40 000 km-ig.

A Molniya űrszonda teljes csoportosítása nyolc járműből állt, amelyek erősen elliptikus pályán keringtek az északi féltekén apogeummal , amelyek forgási ideje fél sziderális napnak felel meg (azaz valamivel kevesebb, mint 12 óra). Az űrrepülőgépeket négy párra osztották, amelyekben a műholdak egy-egy földi pályán haladtak 6 órás időközönként egymás után. A párok útja egymáshoz képest 90°-kal eltolódott a hosszúságban , vagyis nyolc műhold biztosította a lefedettséget az egész világon. Az első csoport űrszondáinak napi pályáinak csúcspontjai Közép-Szibéria és Észak-Amerika , a második csoport űrszondáié pedig Nyugat-Európa és a Csendes-óceán felett helyezkedtek el .

A műholdaknak napi legfeljebb 13 órás, pályánként legfeljebb 7,5 órás kommunikációs munkamenetet kellett volna biztosítaniuk [7] .

Jelenleg[ mikor? ] a „ Molnija-1T ” és „ Molnija-3 ” műholdak csillagképét a „ Meridián ” űrhajók konstellációja váltja fel .

Keringés "Tundra"

• keringési periódus - 23 óra 56 perc. 04 mp. (1 Csillagos nap );
• fél-főtengely ( ): 42 164 km;
• excentricitás ( ): 0,25-0,4;
• magasság perigeusban: , ahol (a Föld átlagos sugara) - 18 900 és 25 240 km között;
• magasság a csúcspontnál:  - 46 330-52 660 km;
• dőlésszög ( ): 62,15° [4]  - 63,4°;

A Tundra-pálya elvileg hasonló a Molnija pályához, de geoszinkron : 12 óra helyett a műholdak egy sziderális nap (23 óra 56 perc) alatt tesznek meg egy teljes forradalmat. Ennek a pályának az apogeusa általában jóval magasabban fekszik, mint Molnijaé, 46 000-52 000 km tartományban. Elméletileg ez jobbnak tűnhet, mivel a műholdak Tundra pályán történő használatának hatékonysága jelentősen megnő: minden pályán több mint 12 órán keresztül szolgálják ki a kiválasztott területet, és két eszköz elegendő az éjjel-nappali kommunikáció megszervezéséhez. . Az ilyen űrhajók adóinak teljesítményének azonban sokkal nagyobbnak kell lennie, mivel sokkal távolabb található a Földtől.

Jelenleg[ mikor? ] ilyen pályát használ a Sirius XM Radio cég, amely ezen a pályán üzemelteti a három űrhajóból álló Sirius XM rendszert , valamint a japán QZSS navigációs rendszert .

Lásd még

Kommunikációs műholdak erősen elliptikus pályán:

• Délkör
• Villám-1
• Villám-1+
• Villám-1T
• Villám-2
• Villám-3
• Villám-3K

Jegyzetek

1. ↑ Somov A.M. A pályák típusai. Alapvető definíciók. Műholdas kommunikációs rendszerek összetétele és célja // Műholdas kommunikációs rendszerek rádióhullámainak és antennáinak terjedése . - Forródrót - Telecom, 2015. - ISBN 978-5-9912-0416-3 . (Orosz)
2. ↑ 1 2 3 Műholdas sugárzás erősen elliptikus pályáról . broadcasting.ru. Hozzáférés dátuma: 2011. február 17. Az eredetiből archiválva : 2012. július 13. (határozatlan)
3. ↑ 1 2 3 Erősen elliptikus pálya . Rádiógalaxis. Letöltve: 2011. február 5. Az eredetiből archiválva : 2012. július 13.. (határozatlan)
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Tipos de orbitas. Constelaciones de satélites . Universidad Politecnica de Madrid. Letöltve: 2011. február 5. Az eredetiből archiválva : 2012. május 31.. (határozatlan)
5. ↑ "Integrál" jele alatt . "Kosmonautikai hírek" magazin, 2002.12. Hozzáférés dátuma: 2011. szeptember 20. Az eredetiből archiválva : 2012. március 21. (határozatlan)
6. ↑ ESA Integral . ESA. Letöltve: 2011. szeptember 20. Az eredetiből archiválva : 2012. július 13. (határozatlan)
7. ↑ Krasznojarszk új "villámja" . "Kozmonautikai hírek" magazin, 2001.09. Hozzáférés dátuma: 2011. január 21. Az eredetiből archiválva : 2012. március 13. (határozatlan)

Linkek

• Erősen elliptikus pálya Archiválva: 2012. július 13.
• Erősen elliptikus pályákról történő műholdas sugárzásról