Hace un elíptica de la órbita de un satélite de mantener su orientación como la Tierra gira?

Question

Imagina un satélite en una órbita elíptica alrededor de la Tierra. Como la tierra gira alrededor del sol, llega a la órbita elíptica de que el satélite gira alrededor de la Tierra, como se muestra en la Una, o mantener una constante de la orientación como en la foto en B? Son ambas de estas opciones de malo?

Una Opción

Opción B

Answer 1

En realidad, ambos son muy posibles. En el caso general, para cualquier órbita elíptica, lo que tenderá a encontrar es que B es true (por supuesto no serán algunas de precesión, pero no generalmente en línea con el Sol). Sin embargo, es posible establecer una órbita (como un Sol-sincrónica uno) en la que a es verdadera. Pero órbitas como este requieren una planificación y un posicionamiento preciso.

Para entender por qué Una no tiene que ser cierto (y de hecho, ¿por qué Una no es el caso general), se debe tener en cuenta que cuando gira alrededor de un cuerpo, su orientación es irrelevante. El Sol se asegura tanto la Tierra y el satélite en órbita alrededor de ella, pero tiene muy poca influencia sobre la forma específica en que se apunta.

Imagina que la Tierra no gire sobre su eje; quieres ver las mismas estrellas en la misma posición cada noche. Sin embargo, usted todavía experimenta el Sol y set (una vez por año). El sol no arrastre la orientación de los orbitadores (al menos no de una manera significativa la mención capaz de camino). Todo lo que es importante desde el satélite perspectiva de la Tierra, que tiene la dominante esfera de influencia.

Como mencioné anteriormente, sin embargo, es posible establecer las órbitas que siguen el Sol. Un sol órbita sincronizada puede ser muy útil, ya que permite un satélite para siempre estar a la vista del Sol y así continuamente recoger la energía solar. Esto es posible debido a una combinación de varios efectos, entre ellos la pequeña cantidad de influir en la gravedad solar tiene sobre el satélite. Sin embargo, para establecer este tipo de órbita requiere el uso de un determinado ángulo de incidencia (que varía en función de la altitud). En Bajo la Órbita de la Tierra, la inclinación es de alrededor de $98^\circ$.

Una cosa importante a destacar es que mientras que la mayoría de las órbitas, no suelen seguir el Sol, que técnicamente precede (lo que significa que normalmente no se ven exactamente igual que B, pero es una buena aproximación/generalización). Esta precesión ocurre a diferentes velocidades, dependiendo principalmente de altura, la inclinación y la excentricidad de la órbita. Pero eso es sólo información adicional en caso de que se curiosos.

P. S.
<3 la ciencia de los cohetes

Answer 2

La órbita de un satélite es determinado por 6 parámetros, los elementos orbitales:

• La excentricidad $e$
• El semimajor eje ($a$)
• La inclinación ($i$)
• La longitud del nodo ascendente ($\Omega$)
• El argumento de la periapsis ($\omega$)
• La media anomalía en un momento específico ($M_0$)

El plano de referencia es el ecuador, y la referencia de la dirección es el Punto Vernal.

Si el marco de referencia de la Tierra fueron un marco inercial, entonces estos parámetros serían constantes, y su Figura B sería válida. Sin embargo, las órbitas de los satélites son perturbadas debido a varios efectos:

• La no esfericidad y no homogénea distribución de la masa de la Tierra
• El campo gravitacional del sol y de la luna
• La presión de radiación Solar
• Atmosférica de arrastre (por de bajo de la órbita de los satélites)
• General-correcciones Relativistas

El primer efecto es el más grande. La no esfericidad de la Tierra puede ser aproximada por una cantidad $J_2\approx 1.083\times 10^{-3}$, y esto tiene dos consecuencias:

1. una rotación de la línea de apsides: la posición del perigeo varía como $$ \dot{\omega} = \frac{3\pi}{T}\frac{J_2\,R_\text{e}^2}{a^2(1-e^2)^2}\left(2 - \frac{5}{2}\sin^2\right), $$ donde $T$ es el período orbital del satélite, y $R_\text{e}$ es el radio ecuatorial de la Tierra. Curiosamente, uno puede elegir la inclinación $i$ de tal manera que $\dot{\omega}=0$, es decir, mediante el establecimiento $i = \sin^{-1}\sqrt{4/5}$, por lo que el $i=63.43^\circ$ o $i=116.57^\circ$. Este tipo de órbitas son llamados críticamente órbitas inclinadas o Molniya órbitas.
2. un nodal de la precesión: $$ \dot{\Omega} = -\frac{3\pi}{T}\frac{J_2\,R_\text{e}^2}{a^2(1-e^2)^2}\cos i. $$ Uno puede elegir los parámetros orbitales de tal manera que el período de este nodal de la precesión es igual al período orbital de la Tierra alrededor del Sol, lo que implica $\dot{\Omega} =0.9855^\circ/\text{day}$. El resultado es un Sol-órbita sincronizada, lo que significa que el plano orbital del satélite gira como en la Figura A.

Para obtener más detalles, consulte también este enlace y en este enlace.