Auringon synkroninen kiertorata

Auringon synkroninen kiertorata (vihreä)

Kuten aurinko -synchronous kiertoradalla tai aurinkosynkroninen rata (myös aurinkosynkroninen rata , lyhennettynä  SSO ) kutsutaan kiertoradan ympäri planeettaa jonka silmäkuopan tasossa tapahtuu saman kierroksen muutos kuin ympyröity planeetat aurinko . Tämän seurauksena kiertoradalla on kiinteä kulma planeetan ja auringon linjaan nähden.

Maan kannalta tämä tarkoittaa, että satelliitin kiertorata pyörii kerran maapallon ympäri vuoden aikana ( maan kiertorata auringon ympäri).

Planeetta-synkroninen kiertoradalla noin aurinko , esim. B. Lagrangen pisteiden antamalla kiertoradalla.

ominaisuudet

Ilman häiriöitä satelliitti kiertää maapalloa tasaisella kulmamomentilla tasossa, joka on paikallaan avaruudessa (violetti käyrä yllä olevassa kuvassa). Kuitenkin litistyminen maan kohdistaa vääntömomentin ja johtaa muutos rektaskensio nousevan solmun . Kiertoradoille vastaan maan kierto (eli taipumuksia  > 90 °), tämä prekessiota toimii samaan suuntaan kuin maan pyörimisen .

Precessio on sitä suurempi, mitä pienempi on kaltevuus ja lentokorkeus (katso laskelma alla). Kun kaltevuus ja korkeus on valittu sopivalla tavalla, kiertorata siirtyy juuri sen verran, että se kiertää maan ympäri kerran vuodessa (vihreä käyrä yllä olevassa kuvassa).

Auringon synkroninen kiertorata nousevan solmun sijainnin ja kiinteiden ylilentoaikojen kanssa, esim. B. 60 ° N klo 21.00 ja 12.00.

Jos kyseessä on kertakirjautuminen, satelliitin kiertorata kulkee aina planeetan pinnalla olevan pisteen kohdalle samaan aikaan , jos sijainnin maantieteellinen leveysaste sijaitsee alueella, jota kiertorata kallistaa. Ylilennon jatkuvan paikallisen ajan vuoksi eri päivien havaintoja voidaan helposti verrata toisiinsa, koska samanlaisella auringonsäteiden tulokulmalla (ei: sama tulokulma ...; koska vuodenaikojen asemasta auringon) heijastus pintojen ei juurikaan muutu.

Uutena satelliittikiertoelementtinä nousevan solmun paikallinen aika (englanninkielinen nouseva solmun paikallinen aika , LTAN) määrittää ylilennon paikallisen ajan.

Jos satelliitti liikkuu pitkin hämärän vyöhyke (aamulla tai illalla tunti, Englanti Dusk-Dawn ) 9 h LTAN, korkeus esineet voivat olla peräisin pituus varjosta optisiin tallenteita. Jos satelliitti kiertää maapalloa siten, että se ei kulje maan varjon ohi (noin 6 h LTAN, kaltevuus yli 101,45 °), aurinkokennot voivat saada sille jatkuvasti energiaa . Laitteessa olevia akkuja tarvitaan vain käynnistysvaiheessa tai jos asennonhallinta katoaa.

Esimerkkejä sovelluksista:

• Sääsatelliitit , kuten TIROS , Nimbus , DMSP , METOP
• Kaukokartoitussatelliittien satelliitit kuten Landsat , ERS , Sentinel-2
• Auringon havaitsemissatelliitit , kuten ACRIMSat , TRACE , Hinode
• Tutki satelliitteja , kuten DLR-TUBSAT
• joitain avaruusteleskooppeja, kuten tähtitieteellinen infrapunasatelliitti , laajakentäinen infrapunatutkimuslaite .

laskeminen

Auringon synkronisen kiertoradan korkeus ja kaltevuus

Kiertonopeuden riippuvuus rainan korkeudesta

Auringon synkronisen kiertorajan precessio lasketaan seuraavasti: ${\ displaystyle \ omega _ {p}}$

${\ displaystyle \ omega _ {p} = {\ frac {3} {2}} \ vasen ({\ frac {a} {r}} \ oikea) ^ {2} J_ {2} \, \ omega \ cos i}$

kanssa:

• maapallon säde on päiväntasaajaa (6378 km)${\ displaystyle a}$
• satelliitin kiertoradan säde${\ displaystyle r}$
• laajenemiskerroin maapotentiaalin${\ displaystyle J_ {2}}$ (1,082 x 10 ^-3 ); se kuvaa maan massaa päiväntasaajalla, mikä aiheuttaa precession ja nousevan solmun oikean nousun siirtymisen.
• kulmanopeus satelliitin${\ displaystyle \ omega}$
• kaltevuus .${\ displaystyle i}$

Jos otetaan huomioon riippuvuutta Ratanopeus kiertoradalla säde (toinen luku), välinen suhde kaltevuus ja kiertoradan korkeus on esitetty ensimmäinen luku tulokset : ${\ displaystyle v (r)}$ ${\ displaystyle v = \ omega (r) \ cdot r}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle ra}$

• 96 °: n kaltevuudessa vääntömomentti kiertoradalla on hyvin pieni; satelliitin pitäisi kiertää maata SSE: n ollessa alle 100 km. Maan ilmakehän häiriöillä on voimakas vaikutus tällä matalalla kiertoradalla . Siksi SSE -ratoilla, joilla on niin pieni kaltevuus (ja korkeus jopa 6000 km), ei ole käytännön merkitystä.
• Sen sijaan maan havaitsemissatelliitit lentävät kaltevuudessa 98 ° - 99 °, koska niihin liittyvä 650–900 km: n korkeus on hyvä kompromissi maan ilmakehän häiriöiden ja etäisyyden välillä maan päällä havaittuihin kohteisiin. Jos lisäät nämä arvot yllä olevaan kaavaan ja järjestät ne uudelleen (tai luet toisesta kaaviosta), saat noin 7,5 km / s pyörimisnopeuden realistiselle auringon synkroniselle kiertoradalle, joka vastaa noin 14,5 kiertorataa ympäri maapalloa päivässä tai noin 1:40 tuntia sykliä kohden.${\ displaystyle \ omega}$

Katso myös

• Polaarinen kiertorata : kulkee napojen yli, kaltevuus lähellä 90 °, mutta ei välttämättä synkronoitu auringon kanssa

Yksilöllisiä todisteita

1. ↑ http://design.ae.utexas.edu/mission_planning/mission_resources/orbital_mechanics/Sun_Synchronous_Orbits.pdf

nettilinkit

• Hillhouse, James D. (1999): "Sun Synchronous Orbits for the Earth Solar Power Satellite System" (pdf, eng; 32 kB)
• Tuntematon (1999): "Orbital Mechanics with Numerit - Sun -synchronous Orbit Design" (pdf, eng; 14 kB)