Korkea elliptinen kiertorata

Korkea elliptinen kiertorata (myös High Elliptical Orbit , HEO ) on elliptinen kiertorata, jonka apogee -korkeus on monta kertaa perigeen korkeus [1] .

Tarkoitus

Keplerin lakien mukaan korkeita elliptisiä ratoja käyttävät satelliitit kulkevat erittäin suurilla nopeuksilla perigeessa ja hidastavat sitten voimakkaasti apogeessa . Kun avaruusalus (SC) on lähellä apogeeaan, maan päällä olevalla tarkkailijalla on vaikutelma, että satelliitti tuskin liikkuu useaan tuntiin, eli sen kiertoradasta tulee kvasigeostaationaarinen . Sen signaali voidaan vastaanottaa 3,5 tunnin sisällä halkaisijaltaan 0,6 m antennilla ilman pyörivää laitetta. Toisaalta näennäisgeostationaarinen piste voi sijaita minkä tahansa pisteen yläpuolella maapallolla, ei vain päiväntasaajalla, kuten geostationaaristen satelliittien kohdalla. Tätä ominaisuutta käytetään pohjoisilla ja eteläisillä leveysasteilla kaukana päiväntasaajasta (yli 76-78° N/S), missä geostationaaristen satelliittien korkeuskulma voi olla hyvin pieni tai jopa negatiivinen[2] . Näillä alueilla geostationaarisen satelliitin vastaanotto on erittäin vaikeaa tai mahdotonta, ja erittäin elliptisellä radalla olevat satelliitit ovat ainoa tapa tarjota palvelua. Erittäin elliptisten satelliittien korkeuskulmat ylittävät 40° palvelualueen reunoilla ja saavuttavat 90° sen keskellä.

HEO-kiertoradalla voi olla mikä tahansa kaltevuus , mutta niiden kaltevuus on usein lähellä nollaa Maan epäsäännöllisen muodon aiheuttamaa häiriötä, joka on samanlainen kuin litteä ellipsoidi . Tätä kaltevuutta käytettäessä rata stabiloituu.

Elliptisellä kiertoradalla perigee-argumentti 180° ja 360° välillä tarkoittaa, että apogee on pohjoisen pallonpuoliskon yläpuolella . Sitä vastoin perigee-argumentti 0° ja 180° välillä tarkoittaa, että apogee on eteläisen pallonpuoliskon yläpuolella . Rataradan apogee, jonka perigeeargumentti on 0° tai 180°, sijoittuu täsmälleen päiväntasaajan yläpuolelle , mikä ei käytännössä ole järkevää, koska tässä tapauksessa on halvempaa ja helpompaa käyttää avaruusalusta geostationaarisesti. kiertoradalla (tarvitaan vain yksi satelliitti kolmen sijasta).

Edut ja haitat

HEO-satelliiteilla on seuraavat edut:

• Kyky palvella erittäin suurta aluetta. Joten esimerkiksi tällainen järjestelmä voi palvella koko Venäjän aluetta ;
• palvelu korkeilla leveysasteilla. HEO-järjestelmien korkeuskulma näillä vyöhykkeillä on paljon suurempi kuin geostationaarisilla satelliiteilla; [2]
• Eri taajuusalueiden laaja käyttö HEO:lla ilman rekisteröintiä (toisin kuin geostationaarisella kiertoradalla, jossa ei käytännössä ole vapaata tilaa tai vapaita taajuuksia);
• halvempi laukaisu kiertoradalle (noin 1,8 kertaa) [3] .

Samaan aikaan erittäin elliptisellä radalla olevilla järjestelmillä on tällä hetkellä enemmän haittoja kuin etuja. Haittoja ovat mm.

• tarve olla kiertoradalla vähintään kolme satelliittia (yhden geostationaarisen sijasta) näennäisgeostationaarisen järjestelmän luomiseksi. Ympärivuorokautisen jatkuvan lähetyksen tapauksessa avaruusalusten määrä kasvaa seitsemään [3] ;
• vastaanottoantennissa on oltava seurantatoiminto (käännöskäyttö). Siksi tällaisen antennin alkukustannukset ja sen ylläpitokustannukset ovat korkeammat kuin yksinkertaisen kiinteän antennin;
• korkeilla leveysasteilla väestötiheys on paljon pienempi kuin keskialueilla, joten kysymys tällaisen järjestelmän takaisinmaksusta on erittäin kyseenalainen;
• HEO:n satelliittien apogee on korkeampi kuin GSO:n, joten lähettimien tehon on oltava suurempi, jopa 400-500 wattia . Tämä tekee satelliiteista kalliimpia; [2]
• HEO-satelliittien kiertorata ylittää yleensä säteilyvyöhykkeet , mikä lyhentää huomattavasti avaruusaluksen käyttöikää. Tästä ongelmasta pääsemiseksi eroon tarvitaan kiertorata, jonka apogee on noin 50 tuhatta km ja perigee noin 20 tuhatta km [3] , eli käytä Tundra-kiertorataa ;
• koska avaruusalukset liikkuvat kiertoradalla, Doppler-ilmiö aiheuttaa lisävaikeuksia maan päällä oleville vastaanottimille [4] ;
• signaalin pitkästä etenemisajasta johtuen vaikeuksia syntyy käytettäessä reaaliaikaisia ​​sovelluksia , kuten puhelinta [4] .

Käyttöesimerkkejä

On olemassa useita tunnettuja järjestelmiä, jotka käyttävät erittäin elliptisiä ratoja.

Lightning Orbit

Molnija- kiertorata on nimetty Molniya -sarjan Neuvostoliiton ja Venäjän kaksikäyttöisten viestintäsatelliittien mukaan, jotka käyttivät ensimmäisenä tämäntyyppistä kiertorataa työssään. Sen parametrit ovat:

• perigeen leveysasteen argumentti on 280°;
• kaltevuus - 62,8 °;
• drakonian kiertoaika - 11 tuntia 57 minuuttia. 45 sekuntia;
• korkeus - 500 km perigeessa 40 000 km apogeessa.

Molniya-avaruusaluksen täydellinen ryhmittely koostui kahdeksasta erittäin elliptisellä kiertoradalla olevasta ajoneuvosta, joiden apogee oli pohjoisella pallonpuoliskolla ja joiden kiertoaika vastasi puoli päivää sidereaalista vuorokautta (eli hieman alle 12 tuntia). Avaruusalukset jaettiin neljään pariin, joissa kussakin satelliitit liikkuivat yhtä maapolkua pitkin 6 tunnin välein peräkkäin. Parien polkuja siirrettiin suhteessa toisiinsa 90° pituusasteessa , eli kahdeksan satelliittia tarjosi peiton kaikkialla maailmassa. Ensimmäisen ryhmän avaruusalusten päivittäisten kiertoratojen apogeot sijaitsivat Keski-Siperian alueen ja Pohjois-Amerikan yläpuolella ja toisen ryhmän avaruusalusten - Länsi-Euroopan ja Tyynenmeren yllä .

Satelliittien oli tarkoitus tarjota viestintäistuntoja, joiden kokonaiskesto oli enintään 13 tuntia päivässä ja jopa 7,5 tuntia kiertoradalla [7] .

Tällä hetkellä[ milloin? ] satelliittien " Molniya-1T " ja " Molniya-3 " tähdistö korvataan avaruusalusten " Meridian " tähdistöllä.

Orbit "Tundra"

• kiertoaika - 23 tuntia 56 minuuttia. 04 sek. (1 tähtipäivä );
• puolipääakseli ( ): 42 164 km;
• epäkeskisyys ( ): 0,25 - 0,4;
• korkeus perigeessa: , missä (Maan keskimääräinen säde) - 18 900 - 25 240 km;
• korkeus  apogeessa: - 46 330 - 52 660 km;
• kaltevuus ( ): 62,15° [4]  - 63,4°;

Tundra-kiertorata on käsitteellisesti samanlainen kuin Molniyan kiertorata, mutta on geosynkroninen : 12 tunnin sijasta satelliitit tekevät täydellisen vallankumouksen yhdessä sideerisessä päivässä (23 tuntia 56 minuuttia). Tämän kiertoradan apogee on yleensä paljon korkeammalla kuin Molniya, noin 46 000-52 000 km. Teoriassa tämä voi tuntua paremmalta, koska satelliittien käytön tehokkuus Tundra-radalla on lisääntynyt merkittävästi: ne voivat palvella valittua aluetta yli 12 tuntia kullakin kiertoradalla ja kaksi laitetta riittää järjestämään ympärivuorokautisen viestinnän. . Tällaisen avaruusaluksen lähettimien tehon tulisi kuitenkin olla paljon suurempi, koska se sijaitsee paljon kauempana maasta.

Tällä hetkellä[ milloin? ] tällaista kiertorataa käyttää Sirius XM Radio -yhtiö, joka käyttää tällä kiertoradalla Sirius XM -järjestelmää , joka koostuu kolmesta avaruusaluksesta sekä japanilaisesta QZSS-navigointijärjestelmästä .

Katso myös

Viestintäsatelliitit erittäin elliptisellä kiertoradalla:

• Meridiaani
• Salama-1
• Salama-1+
• Salama-1T
• Salama-2
• Salama-3
• Salama-3K

Muistiinpanot

1. ↑ Somov A.M. Ratatyypit. Perusmääritelmät. Satelliittiviestintäjärjestelmien koostumus ja tarkoitus // Satelliittiviestintäjärjestelmien radioaaltojen ja antennien leviäminen . - Hotline - Telecom, 2015. - ISBN 978-5-9912-0416-3 . (Venäjän kieli)
2. ↑ 1 2 3 Satelliittilähetyksessä erittäin elliptisiltä radoilta . broadcasting.ru. Käyttöpäivä: 17. helmikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 13. heinäkuuta 2012. (määrätön)
3. ↑ 1 2 3 Erittäin elliptinen kiertorata . Radio galaksi. Haettu 5. helmikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 13. heinäkuuta 2012. (määrätön)
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Tipos de orbitas. Constelaciones de satélites . Universidad Politecnica de Madrid. Haettu 5. helmikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 31. toukokuuta 2012. (määrätön)
5. ↑ "Integral"-merkin alla . Aikakauslehti "Cosmonautics News", 12.2002. Käyttöpäivä: 20. syyskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 21. maaliskuuta 2012. (määrätön)
6. ↑ ESA Integral . ESA. Haettu 20. syyskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 13. heinäkuuta 2012. (määrätön)
7. ↑ Krasnojarskin uusi "salama" . Aikakauslehti "Cosmonautics News", 9.2001. Käyttöpäivä: 21. tammikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 13. maaliskuuta 2012. (määrätön)

Linkit

• Highly Elliptical Orbit Arkistoitu 13. heinäkuuta 2012.
• Tietoa satelliittilähetyksistä erittäin elliptisiltä radoilta