Rodzaje orbit dookoła Ziemi

Wybór odpowiednich orbit i liczby aktywnych satelitów na każdej z orbit umożliwia odpowiednie kształtowanie systemu komunikacyjnego niezbędnego astronautom oraz w naszym życiu codziennym.

Obecnie wyróżniamy następujące rodzaje orbit do tworzenia systemów satelitarnych:

1. Orbity niskie (LEO - ang. Low Earth Orbit),
2. Orbity średnie (MEO - ang. Medium Earth Orbit lub ICO - ang. Intermediate Circular Orbit),
3. Orbity silnie eliptyczne (HEO - ang. Highly Eliptical Orbit)
4. Orbity geostacjonarne (GEO - ang. Geostationary Earth Orbit).




Rodzaje orbit dookoła Ziemi

Rodzaje orbit dookoła Ziemi

Orbity niskie (LEO) to orbity kołowe lub eliptyczne o wysokości nad powierzchnią Ziemi od 200 do 2000 km. Zakres wysokości jest ograniczony od dołu gęstością atmosfery, a od góry strefami Van Allena, w których obszarze występuje silna radiacja. Większość sztucznych satelitów znajduje się w niskiej orbicie okołoziemskiej, gdzie przemierzają 27 400 km/h (8 km/s), robiąc pełen obrót w ciągu około 100 minut. Satelity umieszczone na tego typu orbitach mają dokładny okres obiegu w przedziale 90-120 minut, a czas widoczności satelity ponad horyzontem nie przekracza 20 minut. Promień obszaru, który satelita może obsłużyć jest nie większy niż 3000 - 4000 km. System globalny wymaga budowy konstelacji złożonej z wielu orbit i wielu satelitów na każdej z nich.
Obiekty znajdujące się w niskiej orbicie okołoziemskiej napotykają na gazy atmosferyczne w termosferze (około 80-500 km powyżej Ziemi) lub w egzosferze, w zależności od wysokości.

{googleAds}<left><script type="text/javascript"><!--
google_ad_client = "ca-pub-4365882734320810";
/* astroflesz_300x250_newsy */
google_ad_slot = "0002366430";
google_ad_width = 300;
google_ad_height = 250;
//-->
</script>
<script type="text/javascript"
src="http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js">
</script></left>{/googleAds}

Większość lotów załogowych odbyło się w niskiej orbicie okołoziemskiej, z uwzględnieniem wahadłowców kosmicznych i innych misji. Niska orbita okołoziemska staje się coraz bardziej przepełniona, zwłaszcza gruzem kosmicznym. Chociaż grawitacja w niskiej orbicie okołoziemskiej nie jest znacząco niższa niż na powierzchni Ziemi (zmniejsza się o 1% co 30 km), ludzie i obiekty na orbicie doświadczają nieważkości.

Orbity średnie (MEO, ICO) to orbity kołowe o wysokości w przedziale 8000 - 12000 km. Okres obiegu satelity na takiej orbicie wynosi około 6 godzin, a czas widoczności satelity po-nad horyzontem – kilka godzin. System globalny wymaga budowy konstelacji złożonej z 10 do 20 satelitów rozmiesz-czonych na 2-3 orbitach. W przeciwieństwie do LEO systemy klasy MEO umożliwiają większe pokrycie terenu wiązkami transponderów. Satelity MEO korzystają z orbit o promieniu ok. 10 000 km a wykorzystywane pasmo częstotliwości leży powyżej 2GHz.

Orbity silnie eliptyczne (HEO) mają perigeum na wysokości około 500 km nad powierzchnią Ziemi, a apogeum na wysokości dochodzącej do 50000 km. Najczęściej wybieranym kątem inklinacji orbity jest kąt 63,4°, przy którym linia apsyd jest nieruchoma.

Wybrane, stosowane orbity HEO.

Parametr Mołnia (orbita) Tundra (orbita) Loopus (orbita)
Okres obiegu [h] 12 24 14,4
Mimośród 0,65 0,2 0,6
Apogeum [km] 39400 44220 41700
Perigeum [km] 2900 27350 5642


Stosując orbitę typu HEO można opracować system satelitarny dla wydzielonego obszaru Ziemi o podobnych właściwościach jak systemy geostacjonarne, tzn. aktywny satelita jest prawie nieruchomy w stosunku do punktów na powierzchni Ziemi i widoczny z obsługiwanego obszaru pod bardzo dużym kątem elewacji.

Orbita geostacjonarna (GEO) jest stosowana przez większość działających obecnie satelitarnych systemów telekomunikacyjnych. Jest to orbita kołowa leżąca w płaszczyźnie równika o okresie obiegu satelity równym okresowi obrotu Ziemi. Wysokość orbity wynosi 35786 km. Istnieje tylko jedna taka orbita. Satelita umieszczony na niej pozostaje pozornie nieruchomy w stosunku do obserwatora na powierzchni Ziemi. Wykorzystanie tej orbity jest obecnie ogromne, pomimo niekorzystnego bilansu energetycznego łącza i opóźnienia nie mniejszego niż około 260 ms. Satelity rozmieszczane są coraz gęściej i wykorzystują coraz wyższe zakresy częstotliwości. Wiele sławnych firm telekomunikacyjnych zamierza budować systemy multimedialne bazując na satelitach geostacjonarnych.

Opracowanie tekstu: Agnieszka Zawada

Odsłony: 12873