Полярная орбита

Полярная орбита вокруг Земли

Полярная орбита — орбита космического аппарата (спутника), имеющая наклонение к плоскости экватора в 90°. Полярные орбиты относятся к Кеплеровским орбитам. Трасса орбиты полярного спутника проходит над всеми широтами Земли, в отличие от спутников с наклонением орбиты меньше 90°.

Полярные орбиты могут быть синхронными и квазисинхронными.

Виды полярных орбит

Полярная синхронная орбита

Определение периода T для полярных синхронных орбит осуществляется при δ=0 по формуле: T=2πk / N_k·ω_З, где: T — период орбиты
π — число Пи
k — кратность орбиты^[1]
N_k — порядок орбиты космического аппарата^[2]
ω_З — угловая скорость вращения Земли
δ — угловое смещение трассы

Для орбит, период которых кратный суткам, формула расчёта будет такая: T=2π / n_с·ω_З, где n_с — это число суток.

Период T и высота круговых полярных синхронных орбит суточной кратности для некоторых n_с приведены в таблице. При этом h=r-R, где:

h — это высота орбиты в перигее
r — радиус круговой орбиты космического аппарата
R — средний радиус Земли

№ п/п	n_с	T, мин	h, км
1	16	89,75	272,45
2	15	95,73	564,40
3	14	102,57	890,70
4	13	110,46	1258,33
5	12	119,67	1676,34

Полярная квазисинхронная орбита

Период полярных квазисинхронных орбит при |δ|=d определяется по формуле: T=2πk-δ / N_k·ω_З.

А для орбит суточной кратности по формуле: T=2πk-δ / n_с·ω_З

Использование

Полярные орбиты в основном применяются для запуска на них спутников военного (разведывательные) и гражданского (научного, сельскохозяйственного) назначений, потому что космические аппараты на таких орбитах выполняют работы по дистанционному зондированию Земли и предназначены для получения информации о планете и припланетном атмосферном слое. Такие спутники при дистанционном зондировании из космоса используются для изучения и контроля природных ресурсов Земли, исследования динамики природных процессов и явлений, сбора информации о состоянии территорий на поверхности планеты и прочих задач.

Характер и продолжительность обзора исследуемых районов поверхности Земли для обеспечения их зондирования, а также трасса орбиты определяется параметрами орбит космических аппаратов. Такие параметры орбит, как период обращения космического аппарата, эксцентриситет, наклонение орбиты и другие, в большой степени определяют качество получаемой спутниками информации, оперативность её получения и передачу со спутника на наземные станции. Чем ниже высота полёта космического аппарата, тем выше качество получаемой им информации и меньше задержка во времени при передаче собранного материала на Землю. Высота полёта космических аппаратов с течением времени может изменяться по причине сопротивления атмосферы. Поэтому во время полёта спутников необходимо управление ими для поддержания основных параметров орбиты.

Примечания

↑ Кратностью орбиты называется целое число оборотов Земли k вокруг своей оси за тот же период времени, что и в порядке орбиты.
↑ Порядком орбиты называется целое число витков N_k за период времени между двумя последовательными прохождениями трассы космического аппарата через окрестность произвольной точки поверхности Земли.

Литература

Мантуров А.И. Механика управления движением космических аппаратов: Учебное пособие. — Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва, 2003. — С. 62. — ISBN 5-7883-0255-2.

[1] Кратностью орбиты называется целое число оборотов Земли k вокруг своей оси за тот же период времени, что и в порядке орбиты.

[2] Порядком орбиты называется целое число витков N_k за период времени между двумя последовательными прохождениями трассы космического аппарата через окрестность произвольной точки поверхности Земли.

[1]

[2]