Орбиты ИСЗ

Траектория движения ИСЗ называется его орбитой. Под действием гравитационного поля земли движение спутника подчиняется законам Кеплера. Оно происходит в плоскости проходящей через центр земли - плоскости орбиты. Орбита имеет форму эллипса (или окружности).

Полная механическая энергия (кинетическая и потенциальная) спутника при движении остается неизменной. Вследствие чего при удалении спутника от земли, скорость его движения уменьшается.

Линия пересечения плоскости орбиты с плоскостью экватора называется плоскостью узлов. Угол i между плоскостью орбиты и плоскостью экватора называется наклонением орбиты.

По наклонению различают следующие орбиты:

Экваториальные - i = 0⁰,

Полярные - i = 90⁰

Наклонные - 0⁰ < i < 90⁰; 90⁰ < i < 180⁰.

Точка пересечения радиус-вектора с поверхностью земли в момент прохождения спутников апогея называется долготой апогея и долготой подспутниковой точки.

Период обращения Т - время между двумя последовательными прохождениями одной и той же точки орбиты.

Для систем связи и радиовещания необходимо чтобы имелась прямая видимость между спутником и соответствующими ЗС в течение сеанса связи достаточной длительности.

Если сеанс не круглосуточный, то желательно чтобы он повторялся ежесуточно в одно и то же время. Поэтому для систем связи применяют синхронизированные орбиты с периодом обращения равным или кратным времени оборота Земли вокруг оси (звездным суткам):

Т = T₃*(m/n), где m,n z.

Число оборотов ИСЗ за сутки:

N = Т₃ / Т = m / n.

Параметры синхронных орбит:

Для ССС применяют три разновидности орбит: высокоэллиптические орбиты, орбиты низколетящих спутников и геостационарная орбита.

1. Высокоэллиптическая орбита с периодом обращения Т=12часов. Наклонение плоскости орбиты i = 63,4. На нее выводится ИСЗ связи и вещания "Молния". Движение ИСЗ на большой высоте в области апогея замедляется, а область перигея спутник проходит очень быстро. Зона видимости ИСЗ на этой орбите в течение большей части витка велика. Она расположена в северном полушарии, поэтому удобна для северных стран. Обслуживание всей территории России возможно не менее восьми часов. Поэтому трех ИСЗ, сменяющих друг друга, достаточно для обеспечения бесперебойной работы в течение суток. Антенны ЗС следящие. В системе существует значительный частотный сдвиг, обусловленный эффектом Доплера.

2. Орбиты низколетящих спутников. Различают синхронные круговые и несинхрон
ные. Возможна низкая эллиптическая орбита, период обращения которой равен 4 часа (Т=4). Антенны ЗС следящие. В системе существует значительный частотный сдвиг, обусловленный эффектом Доплера.

3. Геостационарная орбита. Круговая экваториальная синхронная орбита с периодом
обращения 24 часа (Т=24). Движение ИСЗ в восточном направлении Геостационарный ИСЗ неподвижен относительно поверхности земли. Он располагается над экватором на высоте 35875 км, с некоторой неизменной долготой λ подспутниковой точки.

Достоинства геостационарных ИСЗ для систем связи.

- Связь осуществляется непрерывно, круглосуточно без переходов с одного ИСЗ на другой.

- Антенны ЗС неподвижны и ориентированы на одну точку орбиты.

- Достигается более стабильное значение ослабления сигнала на трассе космос-земля.

- Отсутствует или пренебрежимо мал частотный сдвиг из-за эффекта Доплера. Зона видимости геостационарного ИСЗ около 1/3 земной поверхности.

- Трех геостационарных ИСЗ достаточно для создания системы связи.

Геостационарная орбита уникальна. Ни при каком другом сочетании параметров нельзя добиться неподвижности свободно движущегося ИСЗ относительно земной поверхности. Геостационарная орбита широко используется спутниками связи и на многих участках радиочастот насыщена спутниками до предела.

В то же время геостационарная орбита обладает существенным недостатком для нашей страны. В высоких широтах геостационарный ИСЗ виден под малыми углами места, что приводит к затенению спутника местными предметами, увеличивает шумы антенн, создаваемые шумовым радиоизлучением Земли. Углы места на геостационарный спутник уменьшаются также с удалением по долготе от точки приема от долготы ИСЗ. Таким образом, для обслуживания территорий в высоких широтах геостационарный ИСЗ должен размещаться по возможности близко к центральной долготе обслуживаемой зоны. Участок ГО, в пределах которого можно менять точку стояния ИСЗ с сохранением необходимой зоны обслуживания, называется дугой обслуживания.

Под влиянием ряда возмущающих факторов реальный ИСЗ отличается от геостационарного. Отклонение от строгой экваториальности вызывает колебания спутника по долготе и широте. Изменение отклонения за год может составить 1°, так что через год-два после вывода спутника на орбиту его колебания сильно повлияют на работу всей системы связи (сокращается зона обслуживания, требуется автоматическое наведение земных антенн и т.д.).

Для соблюдения стабильности геостационарных ИСЗ необходимо периодически корректировать его движение с помощью специальных корректирующих двигателей.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 848; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!