|
Sun'iy yo'ldoshning orbital elementlari.
Yerning sun'iy sun'iy yo'ldoshi kosmosga chiqarilgan, uning orbitasidagi harakati tabiiy kuchlarga bo'ysunadigan kosmik kema hisoblanadi. Sun'iy yo'ldoshning kosmosdagi yo'li orbita deb ataladi. Osmon mexanikasi qonunlariga ko'ra, Yerning sun'iy yo'ldoshi orbitasining tekisligi doimo Yer va sun'iy yo'ldoshning massa markazidan o'tadi. Shuning uchun barcha mumkin bo'lgan sun'iy yo'ldosh orbitalari katta doira bo'ylab Yer kesimining tekisliklarida joylashgan. Natijada, sun'iy yo'ldosh, masalan, ekvator tekisligida harakatlanishi mumkin, lekin Yerning parallel tekisliklarida harakatlana olmaydi.
Tananing AESga aylanishi uchun unga Yerga nisbatan aylanadan kam bo'lmagan tezlikni berish kerak, bu birinchi kosmik tezlik deb ataladi. Yer yuzasiga yaqin aylana bo'ylab harakatlanadigan sun'iy yo'ldosh uchun u 7,912 km / s ni tashkil qiladi. Aylana tezligi balandlikning oshishi bilan kamayadi. Misol uchun, 1000 km balandlikda sun'iy yo'ldoshning aylana tezligi 7,356 km / s ni tashkil qiladi. Agar sun'iy sun'iy yo'ldosh er yuzasidan balandligiga mos keladigan aylanadan kattaroq tezlikni olsa, u elliptik orbita bo'ylab harakatlanadi. 11,19 km / s orbital tezlikda sun'iy sun'iy yo'ldosh Quyoshga nisbatan elliptik orbitaga kiradi, ya'ni u Yerning sun'iy yo'ldoshi bo'lishni to'xtatadi.
Navigatsiya maqsadida statsionar, sinxron va asinxron sunʼiy yoʻldoshlardan foydalaniladi.
Ekvatorial aylana orbitaga ega, orbital davri Yernikiga teng bo'lgan sun'iy yo'ldosh statsionar deyiladi. U kosmosda har doim ekvatorning bir xil nuqtasi ustida joylashgan. Ushbu shartga erishish uchun sun'iy yo'ldosh g'arbdan sharqqa 35 800 km balandlikda 3,076 km / s tezlikda harakatlanishi kerak. Bunday holda, sun'iy yo'ldoshning burchak tezligi Yerning aylanish tezligiga teng bo'ladi.
Butun sonli orbital davri Yerning aylanish davridan bir necha marta kichik yoki undan katta bo'lgan sun'iy yo'ldosh sinxron deyiladi. Bunday sun'iy yo'ldosh birinchi shartda har kuni bir vaqtning o'zida Yerning bir nuqtasidan o'tishi bilan tavsiflanadi.
Orbital davri Yerning aylanish davriga karrali bo'lmagan sun'iy yo'ldoshga asinxron deyiladi.
Sun'iy yo'ldosh orbitasining elementlarini bilib, uning fazodagi o'rnini vaqtning istalgan lahzasida aniqlash mumkin. Sun'iy yo'ldoshning elliptik orbitasi rasmda ko'rsatilgan. 7.20. Bu rasmda I - orbitaning perigei (sun'iy yo'ldoshning Yerga eng yaqin orbita nuqtasi); A - orbitaning apogeyi (sun'iy yo'ldoshning Yerdan eng uzoqda joylashgan orbita nuqtasi); i - sun'iy yo'ldosh orbita tekisligining osmon ekvatori tekisligiga moyillik burchagi; - orbitaning ko'tarilish tuguni (orbitadagi sun'iy yo'ldosh samoviy ekvator tekisligini kesib o'tadigan, Janubiy yarim shardan Shimoliy tomonga o'tadigan nuqta); 15 - orbitaning tushuvchi tuguni; T - nuqta bahorgi tengkunlik; Q - orbitaning ko'tarilish tugunining o'ngga ko'tarilishi; ō - orbitadagi perigeyning ko'tarilish tugunidan burchak masofasi; a - sun'iy yo'ldoshning o'ngga ko'tarilishi; - sun'iy yo'ldoshning tushishi. Sun'iy yo'ldoshning orbitasini to'liq aniqlash uchun oltita elementni bilish kerak. Q, i, with elementlari burchak elementlari deyiladi. Orbitaning fazoviy elementlariga quyidagilar kiradi: a ellipsning yarim katta o'qi va orbitaning eksantrikligi, ya'ni. fokus uzunligining ellipsning yarim katta o'qiga nisbati. Yarim katta o'q va ekssentriklik elliptik orbitaning o'lchami va shaklini tavsiflaydi. Oltinchi element - perigey sayohat vaqti.
Sun'iy yo'ldosh pozitsiyasi yoqilgan samoviy sfera og'ish va o'ngga ko'tarilish bilan belgilanadi. Ammo bu elementlar juda tez o'zgaradi, chunki sun'iy yo'ldosh qisqa orbital davriga ega. Agar bezovta qiluvchi kuchlar sun'iy yo'ldoshning harakatiga ta'sir qilmasa, u holda uning orbitasining kosmosdagi holati, shuningdek, orbitaning o'lchami va shakli o'zgarishsiz qoladi.
Haqiqatda, sun'iy yo'ldoshning harakati murakkab va turli xil buzilishlarni boshdan kechirmoqda. Quyosh, Oy va sayyoralarning tortishish kuchlarining ta'siri, Yerning tortishish maydonining bir jinsli emasligi, atmosfera tortishish kuchlari va elektromagnit kuchlarning ta'siri sun'iy yo'ldosh orbitasining parametrlarini o'zgartiradi.
Sun'iy yo'ldoshning traektoriya elementlari va koordinatalari haqida ma'lumotsiz uni navigatsiya uchun ishlatish mumkin emas. Shuning uchun sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlarining tarkibiga sun'iy yo'ldoshning efemerini (koordinatalarini) hisoblaydigan kompyuter kiradi. Hisoblangan koordinatalar sun'iy yo'ldoshga, u erdan esa o'lchov natijalarini qayta ishlashda foydalaniladigan tekislikka uzatiladi.
Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari.
Uchuvchining asosiy vazifasi samolyotning joylashishini aniqlashdan iborat. Zamonaviy sharoitda bu muammoni aeronavigatsiyaning yangi istiqbolli vositalari bo'lgan sun'iy yo'ldoshlar yordamida hal qilish mumkin. Sun'iy sun'iy yo'ldoshlar samoviy jismlar, tabiiy samoviy jismlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega - ular qabul qiluvchi qurilmalar bilan jihozlangan bo'lib, bu nafaqat sun'iy yo'ldoshning burchak koordinatalarini o'lchash, balki ularga masofani aniqlash uchun radio to'lqinlarining xususiyatlaridan foydalanish imkonini beradi.
Navstar sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimi misolida sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimining ishlash printsipini qisqacha ko'rib chiqamiz. U quyidagilardan iborat bir yoki bir nechta sun'iy yo'ldosh; kuzatuv stantsiyalari tarmog'i; hisoblash markazi; uzatish markazi; samolyot borti jihozlari. Sun'iy yo'ldoshlar soni, ularning balandligi va orbital pozitsiyalari zarur hududlarda parvozlarni ta'minlash uchun amaliy fikrlar bilan belgilanadi.
Kuzatuv stansiyalari tarmog'i sun'iy yo'ldoshlarni kuzatish va ularning aniq o'rnini aniqlash imkonini beradi. Stantsiyalar soni talab qilinadigan kuzatuv davomiyligiga bog'liq. Stansiyalar aniq ma'lum koordinatali nuqtalarda joylashgan. Kuzatuv stantsiyalarining ma'lumotlari hisoblash markaziga yuboriladi, u erda kompyuter yordamida sun'iy yo'ldoshning efemeri hisoblab chiqiladi.
keyin ular uzatish markazi tomonidan sun'iy yo'ldoshga uzatiladi va u yerdan navigatsiya signalining bir qismi sifatida abonentlarga yuboriladi.
Samolyot turiga qarab havo qurilmalari o'z ichiga olishi mumkin: samolyot qabul qiluvchisi, radiosekstant, sun'iy yo'ldoshlar bilan ishlash uchun Doppler tizimi uskunasi, goniometrik masofa o'lchagich tizimi uchun radar qabul qiluvchisi va sun'iy yo'ldosh signallari qayta ishlanadigan raqamli kompyuter (DVM). Samolyotning joylashuvi indikatorga berilishi bilan avtomatik ravishda aniqlanadi.
Bort uskunasining narxini pasaytirish uchun ba'zi tizimlar kompyuter yordamida samolyotning erdagi holatini aniqlashni ta'minlaydi. Keyinchalik, samolyotning joylashuvi to'g'risidagi ma'lumotlar sun'iy yo'ldoshdagi reley stantsiyalari orqali samolyot bortidagi havo harakatini boshqaruvchi tomonidan ekipajga navigatsiya vazifalarini hal qilish uchun uzatiladi.
Sun'iy yo'ldoshli navigatsiya tizimlari quyidagi turdagi bo'lishi mumkin: goniometrik, masofa o'lchagich va Dopller.
Burchakli sun'iy yo'ldosh tizimlari ikkita sun'iy yo'ldoshning burchak balandligini bort qurilmasi orqali o'lchashga asoslangan. Balandlikni o'lchash jarayonida sun'iy yo'ldoshlarga o'rnatilgan uskunalar ularning koordinatalarini samolyotga uzatadi. O'lchangan balandliklar va sun'iy yo'ldoshlarning joylashuvi to'g'risida olingan ma'lumotlar bort kompyuter uskunalari tomonidan avtomatik ravishda qayta ishlanadi, bu esa samolyot joylashuvining joriy geografik koordinatalarini beradi.
Rangefinder sun'iy yo'ldosh tizimlari ikkita sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofani va samolyotning parvoz balandligini o'lchashga asoslangan. Ikkitagacha sun'iy yo'ldoshning diapazonini o'lchash yer yuzasida teng diapazondagi ikkita doirani olish imkonini beradi. Bu doiralarning kesishishi tekislikka bo'sh joy beradi. Teng diapazonlar doirasining markazi sun'iy yo'ldoshning geografik joylashuvidir. Samolyotning holati sun'iy yo'ldoshlarning ma'lum traektoriya elementlari, parvoz balandligi va ikkita sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofalar asosida bortdagi avtomatik hisoblash qurilmasi tomonidan aniqlanadi.
Doppler sun'iy yo'ldosh tizimlari samolyotda qabul qilingan sun'iy yo'ldosh signallarining Doppler chastotasining siljishini aniqlash printsipiga asoslanadi. Bunday tizim bir yoki bir nechta sun'iy yo'ldoshlardan iborat bo'lib, ularning orbitalarining joylashuvi vaqt ichida aniq ma'lum. Sun'iy yo'ldoshda navigatsiya signallarining nurlanishining qat'iy barqarorlashtirilgan chastotasi bo'lgan uzatuvchi mavjud. Ushbu signallar belgilangan vaqt oralig'ida uzatiladi. Doppler chastotasining siljishi samolyotdagi qabul qilgich yordamida aniqlanadi. Olingan chastota ofsetining integratsiyasi sun'iy yo'ldoshga masofani ta'minlaydi. Ushbu o'lchovlarning uchtasi masofani o'lchash tizimidagi kabi samolyotning o'rnini aniqlash imkonini beradi. Doppler tizimi samolyotning doimiy joylashishini ta'minlamaydi. Ammo shu bilan birga, burchak o'lchovlarisiz ham qilish mumkin, bu samolyotda antenna platformasini barqarorlashtirishni talab qiladi, bu esa bort uskunasini sezilarli darajada murakkablashtiradi.
Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari boshqa tizimlarga nisbatan shubhasiz afzalliklarga ega va ularni amalga oshirish dunyoning istalgan mintaqasi bo'ylab parvozlarning ishonchliligi va xavfsizligini oshiradi.
Kosmik parvozlarning aksariyati aylana shaklida emas, balki balandligi Yer ustidagi joylashuvga qarab o'zgarib turadigan elliptik orbitalarda amalga oshiriladi. Kosmik kemalarning ko'pchiligi "surtib" chiqadigan "past mos yozuvlar" orbitasining balandligi dengiz sathidan taxminan 200 kilometrga teng. Aniqroq qilib aytadigan bo'lsak, bunday orbitaning perigei 193 kilometrni, apogeyi esa 220 kilometrni tashkil qiladi. Biroq, mos yozuvlar orbitasida koinotni o'rganishning yarim asr davomida qolgan katta miqdordagi qoldiqlari mavjud, shuning uchun zamonaviy kosmik kemalar, dvigatellarini ishga tushirib, yuqori orbitaga o'tish. Masalan, Xalqaro kosmik stansiya ( ISS) 2017 yilda buyurtma balandligida aylantirildi 417 kilometr, ya'ni mos yozuvlar orbitasidan ikki marta.
Ko'pgina kosmik kemalarning orbital balandligi kosmik kemaning massasiga, uning uchish joyiga va dvigatellarining kuchiga bog'liq. Kosmonavtlar uchun u 150 dan 500 kilometrgacha o'zgarib turadi. Misol uchun, Yuriy Gagarin da perigey bilan orbitada uchdi 175 km va 320 km apogey. Ikkinchi sovet kosmonavti German Titov 183 km perigey va 244 km apogey bilan orbitada uchdi. Amerika shattllari orbitalarda parvoz qildi balandligi 400 dan 500 km gacha... Odamlar va yuklarni XKSga yetkazadigan barcha zamonaviy kosmik kemalarning balandligi taxminan bir xil.
Astronavtlarni Yerga qaytarishi kerak bo'lgan boshqariladigan kosmik kemalardan farqli o'laroq, sun'iy sun'iy yo'ldoshlar ancha yuqori orbitalarda uchadi. Geostatsionar orbitadagi sun'iy yo'ldoshning orbital balandligini Yerning massasi va diametridan kelib chiqib hisoblash mumkin. Oddiy jismoniy hisob-kitoblar natijasida siz buni bilib olishingiz mumkin geostatsionar orbita balandligi, ya'ni sun'iy yo'ldosh yer yuzasining bir nuqtasi ustida "suzib yuradigan" ga teng. 35 786 kilometr... Bu Yerdan juda katta masofa, shuning uchun bunday sun'iy yo'ldosh bilan signal almashinuvi vaqti 0,5 soniyaga yetishi mumkin, bu esa, masalan, onlayn o'yinlarga xizmat ko'rsatish uchun yaroqsiz holga keltiradi.
Bugun 2020-yil 15-yanvar. Bugun qanday bayram ekanligini bilasizmi?
Ayting Astronavtlar va sun'iy yo'ldoshlar parvozi orbitasining balandligi qancha ijtimoiy tarmoqlardagi do'stlar:
Nol moyillik va 35756 km balandlikdagi geostatsionar orbita hozirgi kungacha sun'iy sun'iy sun'iy yo'ldoshlar uchun strategik muhim orbita bo'lib qolmoqda. Ushbu orbitaga joylashtirilgan sun'iy yo'ldoshlar Yerning markazi atrofida xuddi shunday burchak tezligida aylanadi. yer yuzasi... Shu sababli, geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarni kuzatish uchun sun'iy yo'ldosh antennalariga ehtiyoj qolmaydi - Yer yuzasida ma'lum bir joylashuv uchun geostatsionar sun'iy yo'ldosh har doim osmonning bir nuqtasida joylashgan.
2005 yilda Rossiya geostatsionar aloqa sun'iy yo'ldoshlari turkumiga misol:
Ammo Gyunterning veb-saytidagi so'nggi grafikni tekshirish shuni ko'rsatadiki, 2017 yilda 40 dan ortiq geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar uchirilmagan, hatto bu raqamga sun'iy yo'ldosh uchirilgan bo'lsa ham. GPO (geo-transfer orbitasi) va Chaqmoq orbitalari (Kosmos-2518). Ushbu nomuvofiqlik munosabati bilan men Gunterning bir xil saytidan foydalangan holda geostatsionar orbitaga yillik uchirilish dinamikasini va uchirilgan geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarning umumiy massasidagi o'zgarishlar dinamikasini mustaqil ravishda baholashga harakat qildim.
Ko'pgina geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar uchirilgan geotransfer orbitalari (GPO), keyin esa o'z dvigatellari yordamida perihelion ko'tariladi va geostatsionar orbitaga kiradi. Bu strategik muhim geostasionar orbitaning tiqilib qolishini minimallashtirish istagi bilan bog'liq (GPOdagi LVning yuqori bosqichlari orbitalarning past perigeliyasi tufayli GSOga qaraganda tezroq yonib ketadi). Shu munosabat bilan, geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarning boshlang'ich massasi ko'pincha GPOda dastlabki ishga tushirilganda ko'rsatiladi. Shuning uchun men GPO bo'yicha geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarning massasini hisoblashga qaror qildim, shuningdek, dastlab GPO yoki past va geostatsionar orbitalar (asosan, Lightning tipidagi orbitalar) o'rtasida joylashgan boshqa elliptik orbitalarda ishlash uchun mo'ljallangan sun'iy yo'ldoshlarni hisoblashga qaror qildim. Boshqa tomondan, ba'zi hollarda sun'iy yo'ldoshlar to'g'ridan-to'g'ri geostatsionar orbitaga yuboriladi (masalan, Sovet, Rossiya va Amerika harbiy sun'iy yo'ldoshlari misolida), bundan tashqari, harbiy sun'iy yo'ldoshlar uchun massa ko'pincha noma'lum (bu holda) Bunday holda, GPO-da uchirish paytida raketa qobiliyatining yuqori chegarasini ko'rsatish kerak). Shu munosabat bilan hisob-kitoblar faqat dastlabki hisoblanadi. Ayni paytda kosmik asrning 60 yilligidan 35 yil qayta ishlandi va yillar davomida quyidagi vaziyat yuzaga keladi:
1) 2017 yilda GPO va Molniya orbitalariga qo'yiladigan massa bo'yicha yangi rekord (192 tonna) o'rnatildi:
2) Ushbu turdagi orbitalarga chiqarilgan kosmik kemalar sonining o'sishi kuzatilmaydi (qora chiziq - trend chizig'i):
3) Xuddi shunday holat ishga tushirilganlar soni bilan ham kuzatiladi:
Umuman olganda, yuqori elliptik yuqori orbitalarga yuk tashishning barqaror o'sishi tendentsiyasi mavjud. O'nlab yillar davomida o'rtacha qiymatlar:
Kosmik ob'ektlarning o'rtacha maydoni bo'yicha ( yig'indisi kesma maydoni, da o'lchanadi kvadrat metr) geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar past orbitali transport vositalaridan ham ustundir (hatto yuqori bosqichlarni hisobga olsak - RB):
Bu, ehtimol, geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarda (antennalar, quyosh panellari va termoregulyatsiya batareyalari) ko'p miqdorda joylashtiriladigan tuzilmalar bilan bog'liq.
Yillar davomida geostatsionar orbitada ishlaydigan sun'iy yo'ldoshlar soni barqaror ravishda o'sib bormoqda. Faqatgina shu o'n yil ichida ularning soni to'rtdan besh yuzgacha o'sdi:
Faol sun'iy yo'ldoshlar ma'lumotlar bazasiga ko'ra, releyli sun'iy yo'ldosh hozirda GSOdagi eng qadimgi operatsion sun'iy yo'ldosh hisoblanadi. TDRS-3 1988 yilda ishga tushirilgan. Hozirda GSOda yoshi 20 yoshdan oshgan 40 ta qurilma ishlaydi:
Geostatsionar sun'iy yo'ldoshlarning umumiy soni, utilizatsiya orbitalarini hisobga olgan holda, mingta transport vositasidan oshadi (yuqori bosqichlarning minimal soni ( RB) ushbu orbitalardagi raketalar):
Geostatsionar sun'iy yo'ldosh turkumlariga misollar:
Geostatsionar orbitaning haddan tashqari ko'payishi geostatsionar sun'iy yo'ldoshlar og'irligini oshirish tendentsiyasining davom etishiga olib keladi. Agar birinchi GSO sun'iy yo'ldoshlar atigi 68 kg og'irlikda edi, keyin 2017 yilda Xitoy 7,6 tonnalik mashinani ishga tushirishga harakat qildi. Ko'rinib turibdiki, geostatsionar orbitaning haddan tashqari ko'payishi kelajakda u erda qayta ishlatiladigan elementlarga ega yirik geostatsionar platformalarning yaratilishiga olib keladi. Ehtimol, bunday platformalar bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalarni hal qiladi: aloqa va Yer yuzasini meteorologiya, mudofaa ehtiyojlari va boshqalar uchun kuzatish.
Xulosa.
Ko'tariluvchi tugunning uzunligi orbitaning asosiy elementlaridan biri bo'lib, orbital tekislikning asosiy tekislikka nisbatan yo'nalishini matematik tavsiflash uchun ishlatiladi. Nol nuqtasiga mos yozuvlar yo'nalishi va orbitaning ko'tarilgan tugun nuqtasiga yo'nalish o'rtasida hosil bo'lgan mos yozuvlar tekisligidagi burchakni belgilaydi, bunda orbita janubiy-shimoliy yo'nalishda mos yozuvlar tekisligi bilan kesishadi. Ko'tarilgan va tushuvchi tugunlarni aniqlash uchun tortishish markazini o'z ichiga olgan ma'lum (tayanch deb ataladigan) tekislik tanlanadi. Baza sifatida ular odatda ekliptika tekisligidan (sayyoralar, kometalar, asteroidlarning Quyosh atrofida harakati), sayyora ekvatorining tekisligidan (sayyora atrofidagi sun'iy yo'ldoshlarning harakati) va hokazolardan foydalanadilar. Nolinchi nuqta - birinchi nuqta. Qo'y (bahorgi tengkunlik nuqtasi). Burchak yo'nalishdan nol nuqtagacha soat sohasi farqli ravishda o'lchanadi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1. https://wrldlib.ru web sahifasining “Suniy yo’ldosh” maqolasi.
2. https://obanracer.ru web sahifasining “Suniy yo’ldosh tarixi” maqolasi.
3. https://www.postposmo.com web sahifasining “Kosmik kemalar” maqolasi.
4. https://sukachoff.ru web sahifasining “Suniy yo’ldoshlar taraqqiyoti” maqolasi.
5. https://farbitis.ru web sahifasining “Suniy yo’ldoshlar” maqolasi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
