地球同步、地球靜止、半同步、太陽同步、極地、莫尼亞軌道闡釋

衛星的軌道參數

確定軌道位置的傾角(i)、升交點赤經(Ω)、近地點幅角(w),決定軌道形狀的偏心率(e)、半長軸長度(a)和過近地點時刻(τ)。

地球同步軌道(傾角0-90)

衛星在地球靜止軌道上空約35,786公里。距地球中心約42164公里。該距離使其處於高軌道類別。無論以何種角度傾斜,地球同步軌道都會與地球自轉同步。更具體地說,地球繞其軸旋轉所花費的時間爲23小時,56分鐘和4.09秒,與地球同步軌道上的衛星相同。如果您是地面上的觀察者,您會看到衛星好像處於固定位置而沒有移動。也有一種可能,它會由北向南飄移。

地球靜止軌道(傾角0)

雖然地球同步衛星與地球可以有任何傾斜度,但是地球靜止軌道卻與赤道處於同一平面上。地球靜止軌道與地球同步軌道屬於同一類別,但停泊在赤道上方。這一特殊的品質使其在地球同步軌道上獨樹一幟。

兩種軌道位置比較:

半同步軌道(傾角0-180)

全球導航衛星位於另一個被稱爲半同步軌道的最佳位置。地球同步軌道與地球自轉相匹配(24小時),而半同步軌道則需要12個小時才能完成一個軌道。半同步軌道不是地球表面上方的35,786公里,而是地球表面上方的大約20,200公里。這使它們處於三類軌道之外的中等地球軌道範圍內。這些軌道的離心率接近於零,這意味着它們接近圓形。偏心軌道定義了伸展的軌道。偏心距越接近零,軌道越接近圓。軌道越接近軌道,軌道越長且越細。

極地軌道(傾角90度)

極地軌道在南北兩極之間移動,大約需要一個半小時才能完全旋轉。隨着衛星進入軌道,地球在其下方旋轉。結果,衛星可以在24小時的時間內觀測整個地球表面(離天底很近),極地軌道上幾乎所有的衛星都處於較低的高度。

太陽同步軌道(傾角98)

太陽同步軌道是指衛星以相同的當地太陽時間經過任何給定點,這對於保持一致的照明和太陽角度很有用。衛星不像地球同步衛星一樣隨地球自轉而轉動,即衛星只有沿軌道方向速度,沒有沿地球自轉方向即自西向東方向旋轉速度。地球圍繞太陽公轉一年,爲使軌道平面保持固定的角度,衛星必須旋轉或進動360度,即軌道平面每天旋轉0.9856度,太陽同步軌道大家族:

 

赤道軌道(傾角0)

衛星軌道平面與地球赤道平面重合,衛星始終在赤道上空飛行,靜止軌道是赤道軌道的一種。

順行軌道(傾角0-90)

衛星的運行方向和地球自轉的方向一致,稱爲順行軌道,它的特徵是向東發射把衛星送入這種軌道,可利用地球自西向東自轉的部分速度,節省火箭燃料。

逆行軌道(傾角90-180)

衛星的運行方向和地球自轉的方向相反,稱爲逆行軌道。

 

莫尼亞軌道

莫尼婭(Molniya)軌道是高度偏心的:衛星以極橢圓形運動,地球靠近一個邊緣。由於它是由我們的地球引力加速的,所以當它靠近地球時,它的移動非常快。隨着它移開,它的速度變慢,因此它在離地球最遠的軌道頂部花費了更多時間。Molniya軌道上的一顆衛星需要12個小時才能完成其軌道,但它在一個半球上花費的時間約佔三分之二。像半同步軌道一樣,莫爾尼亞軌道中的衛星每24小時經過同一條路徑。這種類型的軌道對於在極北或極南的通信很有用。Molniya軌道結合了高傾斜度(63.4°)和高偏心率(0.722),可以在高緯度地區最大化觀看時間。每個軌道持續12個小時,因此,軌道的緩慢高空部分每天白天和晚上都在同一位置重複。俄羅斯通信衛星和小天狼星無線電衛星目前使用這種軌道。

 

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