Niedrige Erdumlaufbahn

Umlaufgröße Vergleich von Geographisches Positionierungs System, Glonass, Galileo, Beidou-2, und Iridium Konstellationen, die Internationale Raumstation, das Hubble -Weltraumteleskop, und Geostationäre Umlaufbahn (und sein Friedhofsumlaufbahn), mit dem Van Allen -Strahlungsgürtel und die Erde skalieren.[a]
Das MondDie Umlaufbahn ist etwa 9 -mal so groß wie geostationäre Umlaufbahn.[b] (Schweben Sie in der SVG -Datei über eine Umlaufbahn oder sein Etikett, um sie hervorzuheben. Klicken Sie, um den Artikel zu laden.)

A Niedrige Erdumlaufbahn (LÖWE) ist ein Umlaufbahn um die Erde mit einer Zeitraum von 128 Minuten oder weniger (mindestens 11,25 Umlaufbahnen pro Tag machen) und an eine Exzentrizität weniger als 0,25.[1] Die meisten künstlichen Objekte in Weltraum sind in Leo, mit einer Höhe nie mehr als etwa ein Drittel der Radius der Erde.[2]

Der Begriff LEO -Region wird auch für den Bereich des Raums unter einem genutzt Höhe von 1.200 mi (etwa ein Drittel des Erdradius).[3] Objekte in Umlaufbahnen, die diese Zone durchlaufen, auch wenn sie eine haben Höhepunkt weiter draußen oder sind Suborbitalwerden sorgfältig verfolgt, da sie den vielen Leo -Satelliten ein Kollisionsrisiko darstellen.

Alle besucht Raumstationen Bisher war in Leo. Von 1968 bis 1972 die Apollo -ProgrammDie Mondmissionen schickten Menschen über Leo hinaus. Seit dem Ende des Apollo -Programms, nein menschliche Raumfahrt waren jenseits von Leo.

Merkmale definieren

Eine Vielzahl von Quellen[4][5][6] Definieren Sie Leo in Bezug auf Höhe. Die Höhe eines Objekts in einem elliptische Umlaufbahn kann entlang der Umlaufbahn erheblich variieren. Sogar für circular orbitsDie Höhe über dem Boden kann um bis zu 19 mi (insbesondere für 19 mi) variieren Polarbahnen) aufgrund der Oblehigkeit von Erdkugelfigur der Erde und lokal Topographie. Während Definitionen, die auf der Höhe basieren, von Natur aus mehrdeutig sind, fallen die meisten von ihnen in den Bereich, der durch eine Umlaufzeit von 128 Minuten angegeben ist Keplers drittes GesetzDies entspricht a Semi-Major-Achse von 5.228 mi (8.413 km). Für kreisförmige Umlaufbahnen entspricht dies wiederum einer Höhe von 2.042 km über dem mittleren Erdradius der Erde, was in einigen LEO -Definitionen mit einigen der oberen Höhengrenzen übereinstimmt.

Die LEO -Region wird durch einige Quellen als Region im Weltraum definiert, die Leo umnimmt.[3][7][8] Etwas Hoch elliptische Umlaufbahnen kann durch die LEO -Region in der Nähe ihrer niedrigsten Höhe gehen (oder Perigäum), aber nicht in einer Leo -Umlaufbahn, weil ihre höchste Höhe (oder Höhepunkt) überschreitet 2.000 km (200 mi). Suborbital Objekte können auch die LEO -Region erreichen, befinden sich jedoch nicht in einer Leo -Umlaufbahn, weil sie Nehmen Sie die Atmosphäre wieder ein. Die Unterscheidung zwischen Leo -Bahnen und der LEO -Region ist besonders wichtig für die Analyse möglicher Kollisionen zwischen Objekten, die sich möglicherweise nicht selbst in LEO befinden, sondern mit Satelliten oder Trümmern in Leo -Bahnen kollidieren könnten.

Orbitalaltitudes.svg

Orbitaleigenschaften

Die mittlere Orbitalgeschwindigkeit, die zur Aufrechterhaltung einer stabilen niedrigen Erdumlaufbahn erforderlich ist, beträgt etwa 7,8 Kilometer pro Sekunde (17.000 Meilen pro Stunde), reduziert sich jedoch für höhere Umlaufbahnen. Berechnet für eine kreisförmige Umlaufbahn von 200 Kilometern (120 mi), es ist 7,79 km/s und für 1.500 Kilometer (930 mi) 7,12 km/s.[9] Die Trägerfahrzeuge Delta-V benötigt, um eine niedrige Erdumlaufbahn zu erreichen, beginnt um 9,4 km/s.

Der Zug von Schwere In Leo ist nur geringfügig weniger als auf der Erdoberfläche. Dies liegt daran, dass die Entfernung zu Leo von der Erdoberfläche viel geringer ist als der Radius der Erde. Ein Objekt in der Umlaufbahn ist jedoch dauerhaft freier Fall um die Erde, weil in der Umlaufbahn beide, die Erdanziehungskraft und die Zentrifugalkraft sich gegenseitig ausgleichen.[c] Infolgedessen bleiben Raumschiffe in der Umlaufbahn weiter Schwerelosigkeit.

Objekte in Leo begegnen atmosphärischen Ziehen von Gase in dem Thermosphäre (ungefähr 80–600 km über der Oberfläche) oder Exosphäre (ca. 600 km oder 400 mi und höher), abhängig von der Umlaufbahnhöhe. Umlaufbahnen von Satelliten, die Höhenunterschiede unter 300 km (190 mi) erreichen, zerfallen aufgrund des Atmosphärischen Widerstandes schnell. Objekte in der Leo -Umlaufbahn der Erde zwischen dem dichteren Teil der Atmosphäre und unterhalb des Innens Van Allen Strahlungsgürtel.

Äquatoriale niedrige Erdbahnen (Eleo) sind eine Teilmenge von Leo. Diese Umlaufbahnen ermöglichen mit geringer Neigung zum Äquator schnelle Wiederholungszeiten mit geringer Breite auf der Erde und haben die niedrigsten Delta-V Anforderung (d. H. Der Kraftstoff ausgegeben) einer Umlaufbahn, sofern sie die direkte (nicht rückläufige) Ausrichtung in Bezug auf die Rotation der Erde haben. Bahnen mit einem sehr hohen Neigungswinkel zum Äquator werden normalerweise aufgerufen Polarbahnen oder Sonnensynchronen Umlaufbahnen.

Zu den höheren Umlaufbahnen gehören mittlere Erdumlaufbahn (Meo), manchmal als mittlere kreisförmige Umlaufbahn (ICO) bezeichnet und weiter oben. Geostationäre Umlaufbahn (Geo). Umlaufbahnen höher als eine niedrige Umlaufbahn können zu einem frühen Versagen elektronischer Komponenten aufgrund von intensiven führen Strahlung und Ladungsakkumulation.

2017 "Sehr niedrige Erdbahnen" (Vleo) begann in gesehen zu werden regulatorisch Einreichungen. Diese Umlaufbahnen erfordern unter etwa 450 km (280 mi) die Verwendung neuer Technologien für Umlaufbahn Weil sie in Bahnen arbeiten, die normalerweise zu früh verfallen würden, um wirtschaftlich nützlich zu sein.[10][11]

Verwenden

Ungefähr eine halbe Umlaufbahn der Internationale Raumstation.

Eine niedrige Erdumlaufbahn erfordert die niedrigste Menge an Energie für die Satellitenplatzierung. Es bietet eine hohe Bandbreite und eine geringe Kommunikation Latenz. Satelliten und Raumstationen in Leo sind für die Crew und Wartung besser zugänglich.

Da es weniger benötigt Energie Um einen Satelliten in einen Leo zu geben, und ein Satellit dort weniger leistungsstarke Verstärker für eine erfolgreiche Übertragung benötigt, wird Leo für viele Kommunikationsanwendungen verwendet, wie sie Iridium Telefonsystem. Etwas Kommunikationssatelliten Verwenden Sie viel höher Geostationäre Umlaufbahnen und bewegen Sie sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Erde, um über einem Ort auf dem Planeten stationär zu sein.

Nachteile

nicht wie Geosynchroner Satellit, Satelliten in Leo haben eine kleine Sichtfeld und kann so auch mit einem Bruchteil der Erde gleichzeitig beobachten und kommunizieren. Das bedeutet, dass ein Netzwerk (oder "Konstellation") von Satelliten ist erforderlich, um eine kontinuierliche Abdeckung bereitzustellen. Satelliten in den unteren Regionen von Leo leiden ebenfalls schnell Orbitalverfall und erfordert entweder regelmäßige Neustart, um eine stabile Umlaufbahn aufrechtzuerhalten oder Ersatzsatelliten zu starten, wenn alte wieder eintreten.

Beispiele

In der Fiktion

Ehemalige

  • Die Chinesen Tiangong-1 Die Station befand sich in der Umlaufbahn bei 221 mi (ca. 355 Kilometer).[15] bis zu seinem De-Orbiting im Jahr 2018.
  • Die Chinesen Tiangong-2 Die Station befand sich bis zu seinem De-Orbiting im Jahr 2019 im Orbit bei etwa 370 km.
  • Gravimetrie Missionen wie Gehen Sie Um 158 km umkreist, um das Schwerkraftfeld der Erde bei höchster Empfindlichkeit zu messen. Die Missionslebensdauer war aufgrund des atmosphärischen Zuges begrenzt. ANMUT und Grace-fo waren bei 310 mi (ca. 500 km) umkreist.

Weltraummüll

Die Leo -Umgebung wird mit überlastet mit Weltraummüll Wegen der Häufigkeit von Objektstarts.[16] Dies hat in den letzten Jahren zu wachsendem Besorgnis geführt, da Kollisionen bei Orbitalgeschwindigkeiten gefährlich oder tödlich sein können. Kollisionen können zusätzliche Weltraumträger erzeugen und a erstellen Domino-Effekt bekannt als Kessler -Syndrom. Das Kombinierter Raumbetriebszentrum, Teil von Strategisches Kommando der Vereinigten Staaten (Früher das United States Space Command) verfolgt in Leo rund 8.500 Objekte größer als 10 cm.[17] Nach An Arecibo Observatory Studie kann eine Million gefährliche Objekte von mehr als 2 Millimetern in der Umlaufbahn geben.[18] die zu klein sind, um aus erdbasierten Observatorien sichtbar zu sein.[19]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Orbitalperioden und Geschwindigkeiten werden unter Verwendung der Beziehungen 4π berechnet2R3=T2Gm und V2R=Gm, wo R ist der Radius der Umlaufbahn in Metern; T ist die Orbitalperiode in Sekunden; V ist die Orbitalgeschwindigkeit in m/s; G ist die Gravitationskonstante ungefähr 6.673×10–11Nm2/kg2; M ist die Masse der Erde, ungefähr 5,98×1024kg (1,318×1025Pfund).
  2. ^ Ungefähr 8,6 -mal (in Radius und Länge), wenn der Mond am nächsten ist (das ist, 363,104 km/42.164 km), bis 9,6 Mal, wenn der Mond am weitesten ist (das ist, 405.696 km/42.164 km).
  3. ^ Es ist wichtig zu beachten, dass „freier Fall“ per Definition das erfordert, dass dies erforderlich ist Schwere ist die einzige Kraft, die auf das Objekt wirkt. Diese Definition wird immer noch erfüllt, wenn man um die Erde fällt, wie die andere Kraft, die Zentrifugalkraft ist ein fiktive Kraft.

Verweise

  1. ^ "Aktuelle Katalogdateien". Archiviert Aus dem Original am 26. Juni 2018. Abgerufen 13. Juli, 2018. LEO: Mittelwertbewegung> 11.25 & Exzentrizität <0,25
  2. ^ Sampaio, Jarbas; Wnuk, Edwin; Vilhena de Moraes, Rodolpho; Fernandes, Sandro (2014-01-01). "Resonante Orbitaldynamik in der Region LEO: Weltraumabfälle im Fokus". Mathematische Probleme im Ingenieurwesen. 2014: Abbildung 1: Histogramm der mittleren Bewegung der katalogisierten Objekte. doi:10.1155/2014/929810. Archiviert vom Original am 2021-10-01. Abgerufen 2018-07-13.
  3. ^ a b "IADC -Richtlinien für die Minderungsminderung" (PDF). Ausschüsse des Inter-Agency Space Debris Coordination: Ausgestellt von der Lenkungsgruppe und der Arbeitsgruppe 4. September 2007. Archiviert (PDF) vom Original am 2018-07-17. Abgerufen 2018-07-17. Region A, niedrige Erdumlaufbahn (oder Leo) Region - sphärische Region, die sich von der Erdoberfläche bis zu einer Höhe (z) von 2.000 km erstreckt
  4. ^ "Definition von niedriger Erdumlaufbahn". Merriam-Webster Dictionary. Archiviert vom Original am 2018-07-08. Abgerufen 2018-07-08.
  5. ^ "Häufig gestellte Fragen". FAA. Archiviert vom Original am 2020-06-02. Abgerufen 2020-02-14. Leo bezieht sich auf Bahnen, die in der Höhe in der Höhe in der Höhe von 1.491 mi sind.
  6. ^ Campbell, Ashley (2015-07-10). "Glossar Scan". NASA. Archiviert vom Original am 2020-08-03. Abgerufen 2018-07-12. Low Earth Orbit (LEO): Eine geozentrische Umlaufbahn mit einer Höhe viel weniger als im Erdradius. Die Satelliten in dieser Umlaufbahn liegen zwischen 80 und 2000 Kilometern über der Erdoberfläche.
  7. ^ "Was ist eine Umlaufbahn?". NASA. David Hitt: NASA Educational Technology Services, Alice Wesson: JPL, J.D. Harrington: HQ;, Larry Cooper: HQ;, Flint Wild: MSFC;, Ann Marie Trotta: HQ;, Diea Williams: MSFC. 2015-06-01. Archiviert vom Original am 2018-03-27. Abgerufen 2018-07-08. Leo ist die ersten 100 bis 200 Meilen (161 bis 322 km) Raum.{{}}: CS1 Wartung: Andere (Link)
  8. ^ Steele, Dylan (2016-05-03). "Der Leitfaden eines Forschers zu: Raumumweltauswirkungen". NASA. p. 7. Archiviert vom Original am 2016-11-17. Abgerufen 2018-07-12. Die Low-Earth-Orbit-Umgebung (LEO), definiert als 200–1.000 km über der Erdoberfläche
  9. ^ "Leo -Parameter". www.spaceacademy.net.au. Archiviert vom Original am 2016-02-11. Abgerufen 2015-06-12.
  10. ^ Crisp, N. H.; Roberts, P. C. E.; Livadiotti, S.; Oiko, V. T. A.; Edmondson, S.; Haigh, S. J.; Huyton, C.; Sinpetru, L.; Smith, K. L.; Worrall, S. D.; Becedas, J. (August 2020). "Die Vorteile einer sehr niedrigen Erdumlaufbahn für Erdbeobachtungsmissionen". Fortschritte in der Luft- und Raumfahrtwissenschaften. 117: 100619. Arxiv:2007.07699. Bibcode:2020Praes.11700619c. doi:10.1016/j.paerosci.2020.100619. S2CID 220525689. Archiviert vom Original am 2021-03-19. Abgerufen 2021-03-29.
  11. ^ Messier, Doug (2017-03-03). "SpaceX möchte 12.000 Satelliten starten". Parabolhalle. Archiviert vom Original am 2020-01-22. Abgerufen 2018-01-22.
  12. ^ "Eine höhere Höhe verbessert den Kraftstoffverbrauch der Station". NASA. Archiviert vom Original am 2015-05-15. Abgerufen 2013-02-12.
  13. ^ Holli, Riebeek (2009-09-04). "NASA Earth Observatory". Earthobservatory.nasa.gov. Archiviert vom Original am 2018-05-27. Abgerufen 2015-11-28.
  14. ^ "Raumstation aus dem Jahr 2001: Ein Weltraum -Odyssey".
  15. ^ ""天宫 一 号 成功 完成 二 次 变轨"". Archiviert von das Original Am 2011-11-13. Abgerufen 2020-10-13.
  16. ^ Büro der Vereinten Nationen für äußere Weltraumangelegenheiten (2010). "Richtlinien für die Minderungsgrenze des Ausschusses des Ausschusses für die friedliche Nutzung des Weltraums". Space Trümmerkoordinationskomitee (IADC) Inter-Agency Space Trümmer. Abgerufen 19. Oktober, 2021.{{}}: CS1 Wartung: URL-Status (Link)
  17. ^ Faktenblatt: Gelenkbetriebszentrum Archiviert 2010-02-03 am Wayback -Maschine
  18. ^ "Archiv der Astronomie: Weltraummüll". Archiviert von das Original Am 2017-03-20. Abgerufen 2009-04-15.
  19. ^ ISS Laserbesen, Projekt Orion Archiviert 2011-07-28 bei der Wayback -Maschine

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