Характарыстыкі, класіфікацыя і прымяненне нахілу арбіты спадарожнікаў

Арбіта спадарожніка — гэта шлях, па якім рухаецца штучны спадарожнік Зямлі, круцячыся вакол Зямлі ў космасе. Арбіта ляжыць у плоскасці і мае эліптычную форму, найбольшая працягласць якой знаходзіцца ў апагеі, а найменшая — у перыгеі. Згодна з законамі фізікі, па меры павелічэння адлегласці ад Зямлі хуткасць спадарожніка на яго арбіце памяншаецца.

Шэсць арбітальных элементаў (элементаў) арбіты спадарожніка ўключаюць нахіл (i), прамое ўзыходжанне ўзыходнага вузла (Ω) і аргумент перыгея (w), якія вызначаюць арбітальнае становішча; эксцэнтрысітэт (e), даўжыню вялікай паўвосі (a) і час перыгея (τ), якія вызначаюць форму арбіты. На падставе гэтых шасці элементаў можна вызначыць становішча спадарожніка ў прасторы ў любы момант часу.

Нахіл арбіты спадарожніка

Сярод элементаў арбіты спадарожніка вугал паміж арбітальнай плоскасцю спадарожніка і экватарыяльнай плоскасцю Зямлі называецца арбітальным нахілам. Ён вылічваецца шляхам павароту спадарожніка супраць гадзіннікавай стрэлкі ад экватарыяльнай плоскасці да арбітальнай плоскасці падчас яго ўздыму. Гэта найважнейшы параметр для вызначэння прасторавага становішча спадарожніка. У залежнасці ад велічыні арбітальнага нахілу спадарожніка можна вылучыць некалькі распаўсюджаных арбіт спадарожнікаў.

Геастацыянарная арбіта：Кут нахілу 0 градусаў

Геастацыянарная арбіта — гэта кругавая геастацыянарная арбіта з нахілам 0 градусаў. Яна належыць да той жа катэгорыі, што і геастацыянарная арбіта, і гэтая ўнікальная характарыстыка адрознівае яе ад іншых. Плоскасць геастацыянарнай арбіты супадае з экватарыяльнай плоскасцю Зямлі, што гарантуе, што спадарожнік заўсёды ляціць над экватарам.

Геастацыянарная арбіта знаходзіцца на вышыні 35 786 кіламетраў над паверхняй Зямлі, а спадарожнік круціцца са хуткасцю 3,07 кіламетра ў секунду. Адзін спадарожнік можа пакрываць прыблізна 40% паверхні Зямлі. Гэтую арбіту звычайна выкарыстоўваюць метэаралагічныя спадарожнікі, спадарожнікі сувязі і вяшчальныя спадарожнікі. Акрамя таго, некаторыя спадарожнікі навігацыйнай спадарожнікавай сістэмы Бэйдоу маёй краіны таксама выкарыстоўваюць гэту арбіту.

Геастацыянарная арбіта：Кут нахілу 0-90 градусаў

Геастацыянарная арбіта — гэта прагрэсіўная арбіта штучных спадарожнікаў Зямлі з перыядам абарачэння, роўным перыяду кручэння Зямлі вакол сваёй восі. Незалежна ад свайго нахілу, геастацыянарная арбіта застаецца сінхранізаванай з кручэннем Зямлі. Паколькі яе вуглавая хуткасць вакол Зямлі такая ж, як і вуглавая хуткасць кручэння Зямлі, наземным назіральнікам яна здаецца нерухомай.

Пяты спадарожнік навігацыйнай спадарожнікавай сістэмы Бэйдоу маёй краіны, запушчаны а 5:30 раніцы 1 жніўня 2010 года, знаходзіўся на геастацыянарнай арбіце.

Палярная арбіта：Нахіл на 90 градусаў

Палярная арбіта мае нахіл 90 градусаў, яе плоскасць перпендыкулярная экватарыяльнай плоскасці Зямлі і пралятае над Паўночным і Паўднёвым полюсамі. Спадарожнікі на гэтай арбіце могуць пралятаць над любой шыратай і Паўночным і Паўднёвым полюсамі за кожны абарот, што займае прыблізна паўтары гадзіны, каб зрабіць поўны абарот. Калі спадарожнік выходзіць на арбіту, Зямля круціцца пад ім.

Палярныя спадарожнікі могуць агледзець усю паверхню Зямлі на працягу 24 гадзін, што робіць яе найбольш прыдатнай арбітай для назірання за ўсёй планетай. Метэаралагічныя спадарожнікі, спадарожнікі рэсурсаў і разведвальныя спадарожнікі часта выкарыстоўваюць гэтую арбіту. Сістэмы навігацыі калязямных спадарожнікаў (напрыклад, навігацыйная спадарожнікавая сістэма ВМС ЗША) выкарыстоўваюць палярныя арбіты для забеспячэння глабальных навігацыйных паслуг, а некаторыя навуковыя спадарожнікі, якія вывучаюць палярную фізіку, таксама выкарыстоўваюць палярныя арбіты.

Сонечна-сінхронная арбіта：Нахіл 98 градусаў

Сонечна-сінхронная арбіта — гэта даволі асаблівы тып арбіты, які натуральным чынам вызначаецца несферычнай формай Зямлі і нераўнамерным размеркаваннем масы. Сонечна-сінхронная арбіта ўзнікае, калі вуглавая хуткасць арбітальнай плоскасці супадае з сярэдняй вуглавой хуткасцю кручэння Зямлі вакол Сонца. Адноснае становішча спадарожніка адносна Сонца застаецца нязменным, а вугал сонечных прамянёў аднолькавы для ўсіх абласцей, праз якія праходзіць спадарожнік. Спадарожнік праходзіць міма кропкі на Зямлі амаль адначасова кожны раз. Паколькі Зямля круціцца вакол Сонца адзін раз у год, каб падтрымліваць фіксаваны вугал у сваёй арбітальнай плоскасці, спадарожнік павінен штогод круціцца або рабіць прэцэсію на 360 градусаў, гэта значыць, арбітальная плоскасць круціцца на 0,9856 градуса ў дзень.

Тыповая сонечна-сінхронная арбіта мае вышыню прыблізна 600-800 кіламетраў, перыяд абарачэння 96-100 хвілін і нахіл прыблізна 98° у залежнасці ад эксцэнтрысітэту, каб задаволіць патрабаванні місіі. Выбар сонечна-сінхроннай арбіты гарантуе, што спадарожнік будзе праходзіць праз вызначаную зону ў пэўны час кожны дзень, а гэта значыць, што мясцовы час (сярэдні мясцовы сонечны час) будзе аднолькавым пры праходжанні праз адну і тую ж шырату ў адным кірунку. Вось чаму метэаралагічныя і рэсурсныя спадарожнікі звычайна выбіраюць сонечна-сінхронныя арбіты.

Паўсінхронная арбіта：Кут нахілу 0-180 градусаў

Арбітальны перыяд гэтага тыпу арбіты роўны палове перыяду кручэння цэнтральнага нябеснага цела, вакол якога ён круціцца, а кірунак руху касмічнага апарата на арбіце супадае з кірункам кручэння цэнтральнага нябеснага цела. Для Зямлі паўсінхронная арбіта — гэта сярэдневышынная зямная арбіта з перыядам прыблізна 12 гадзін (паколькі перыяд кручэння Зямлі складае 23 гадзіны 56 хвілін 4 секунды, фактычны перыяд паўсінхроннай арбіты Зямлі крыху карацейшы за 12 гадзін) і арбітальнай вышынёй (кругавой арбітай) прыблізна 20 200 км. Гэта ставіць іх у дыяпазон сярэдневышынных зямных арбіт, па-за трыма тыпамі арбіт. Эксцэнтрысітэт гэтых арбіт блізкі да нуля, гэта значыць, яны блізкія да кругавых. Эксцэнтрычная арбіта вызначае пашыраную арбіту. Чым бліжэй эксцэнтрысітэт да нуля, тым бліжэй арбіта да акружнасці.

Паўсінхронная арбіта — гэта тыповая арбіта спадарожніка GPS.

Зваротны шлях：Кут нахілу 90-180 градусаў

Вугал нахілу большы за 90 градусаў і меншы за 180 градусаў, калі кірунак руху спадарожніка супрацьлеглы кручэнню Зямлі, называецца рэтраграднай арбітай. Каб вывесці спадарожнік на гэтую арбіту, ракету-носьбіт трэба запусціць на паўднёвы захад, што не толькі перашкаджае ёй выкарыстоўваць частку хуткасці кручэння Зямлі, але і патрабуе дадатковай энергіі для пераадолення кручэння Зямлі. Таму, за выключэннем сонечна-сінхронных арбіт, гэты тып арбіты звычайна не выкарыстоўваецца.

Сёння, з развіццём тэхналогій, колькасць запушчаных штучных спадарожнікаў павялічваецца з кожным годам. Кожны спадарожнік мае сваю пэўную арбіту, і рэсурсы звычайна выкарыстоўваных негеастацыянарных арбіт таксама абмежаваныя. Каб прадухіліць сутыкненне спадарожнікаў у космасе, неабходна кіраваць і размяркоўваць спадарожнікавыя арбіты. З гэтай мэтай міжнародныя арганізацыі і асобныя краіны ўвялі правілы кіравання спадарожнікавымі рэсурсамі, якія служаць асноўнай асновай і рэкамендацыямі для каардынацыі, размеркавання і выкарыстання спадарожнікавых рэсурсаў. Выкананне гэтых правілаў з'яўляецца неабходнай перадумовай для рацыянальнага і ўпарадкаванага кіравання спадарожнікавымі рэсурсамі.