07.05.2009 17:33Орбиты искусственных спутников земли. Часть 1

Орбитой называется траектория движения искусственного спутника Земли (ИСЗ). После вывода спутника на орбиту ракетные двигатели выключаются, и спутник, как и всякое небесное тело, движется по инерции и при воздействии гравитационных сил, главная из которых – притяжение Земли.

Если принять, что Земля – идеальный шар, и на спутник действует только сила притяжения Земли, то движение спутника подчиняется законам Кеплера. Орбита имеет форму эллипса, в одном из фокусов которого располагается Земля. Плоскость орбиты проходит через центр Земли и остаётся неподвижной во времени. Поскольку при движении в безвоздушном пространстве энергия не расходуется, то полная механическая энергия ИСЗ (кинетическая и потенциальная) не меняется в течение длительного времени. Это приводит к тому, что при удалении от Земли скорость спутника и его кинетическая энергия падают, при приближении к Земле – растут.

Важная характеристика орбиты спутника – наклонение её плоскости к плоскости экватора, характеризуемое углом i между этими плоскостями. По наклонению различают экваториальные (i = 0), полярные (i = 90), наклонные (0 <|i|< 900) орбиты.

Точка пересечения с поверхностью земли радиуса-вектора, проведённого в данную точку орбиты из центра земли, называется подспутниковой точкой. Долгота подспутниковой точки при размещении ИСЗ в апогее называется долготой апогея и характеризует сдвиг большой оси орбиты относительно начального меридиана.
Важнейший параметр системы – период обращения, определяемый, как время движения между двумя последовательными прохождениями спутника через одну и ту же точку орбиты. Для осуществления связи удобно, чтобы спутник появлялся над одними и теми же районами Земли в одно и то же время. Этому требованию отвечают синхронные орбиты с периодом обращения, кратным времени оборота Земли вокруг своей оси (звёздным суткам, ТЗ = 23 ч 56 мин 04 с), т.е.

Т = ТЗ/N,

где N – число оборотов спутника вокруг Земли за сутки.