На экваторе. Производится включением ракетного двигателя над полюсом (в случае полярной орбиты). Импульс, как и в предыдущем случае, выдается в направлении, перпендикулярном направлению орбитальной скорости. В результате восходящий узел орбиты смещается вдоль экватора, а наклонение плоскости орбиты к экватору остается неизменным.
Изменение наклонения орбиты - исключительно энергозатратный манёвр. Так, для спутников на низкой орбите (имеющих орбитальную скорость порядка 8 км/с) изменение наклонения орбиты к экватору на 45 градусов потребует приблизительно той же энергии (приращения характеристической скорости), что и для выведения на орбиту - около 8 км/с. Для сравнения можно отметить, что энергетические возможности корабля «Спейс шаттл » позволяют, при полном использовании бортового запаса топлива (около 22 тонн: 8,174 кг горючего и 13,486 кг окислителя в двигателях орбитального маневрирования) изменить значение орбитальной скорости всего на 300 м/с, а наклонение, соответственно (при маневре на низкой круговой орбите) - приблизительно на 2 градуса. По этой причине искусственные спутники выводятся (по возможности) сразу на орбиту с целевым наклонением.
В некоторых случаях, однако, изменение наклонения орбиты все же является неизбежным. Так, при запуске спутников на геостационарную орбиту с высокоширотных космодромов (например, Байконура), поскольку невозможно сразу вывести аппарат на орбиту с наклонением, меньшим, чем широта космодрома, применяется изменение наклонения орбиты. Спутник выводится на низкую опорную орбиту, после которой последовательно формируются несколько промежуточных, более высоких орбит. Требуемые для этого энергетические возможности обеспечиваются разгонным блоком, устанавливаемым на ракету-носитель. Изменение наклонения производится в апогее высокой эллиптической орбиты, так как скорость спутника в этой точке относительно невелика, и манёвр обходится меньшими энергозатратами (по сравнению с аналогичным маневром на низкой круговой орбите) .
Расчет энергетических затрат на манёвр изменения наклонения орбиты
Расчет приращения скорости ( texvc не найден; См. math/README - справку по настройке.): \Delta{v_i}
), требуемого для осуществления маневра, выполняется по формуле:
texvc не найден; См. math/README - справку по настройке.): \Delta{v_i}= {2\sin(\frac{\Delta{i}}{2})\sqrt{1-e^2}\cos(w+f)na \over {(1+e\cos(f))}}
- Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл
texvcне найден; См. math/README - справку по настройке.): e - эксцентриситет - Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл
texvcне найден; См. math/README - справку по настройке.): w - аргумент перицентра - Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл
texvcне найден; См. math/README - справку по настройке.): f - истинная аномалия - Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл
texvcне найден; См. math/README - справку по настройке.): n - эпоха - Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл
texvcне найден; См. math/README - справку по настройке.): a - большая полуось
Напишите отзыв о статье "Изменение наклонения орбиты"
Примечания
| Орбиты | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Типы
Параметры
|
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Изменение наклонения орбиты
И снова плавно взмахнула «крылатой» рукой, как бы указывая нам дорогу, и перед нами тут же побежала, уже знакомая, сияющая золотом дорожка...А дивная женщина-птица снова тихо поплыла в своей воздушной сказочной ладье, опять готовая встречать и направлять новых, «ищущих себя» путешественников, терпеливо отбывая какой-то свой особый, нам непонятный, обет...
– Ну что? Куда пойдём, «юная дева»?.. – улыбнувшись спросила я свою маленькую подружку.
– А почему она нас так называла? – задумчиво спросила Стелла. – Ты думаешь, так говорили там, где она когда-то жила?
– Не знаю... Это было, наверное, очень давно, но она почему-то это помнит.
– Всё! Пошли дальше!.. – вдруг, будто очнувшись, воскликнула малышка.
На этот раз мы не пошли по так услужливо предлагаемой нам дорожке, а решили двигаться «своим путём», исследуя мир своими же силами, которых, как оказалось, у нас было не так уж и мало.
Мы двинулись к прозрачному, светящемуся золотом, горизонтальному «тоннелю», которых здесь было великое множество, и по которым постоянно, туда-сюда плавно двигались сущности.
– Это что, вроде земного поезда? – засмеявшись забавному сравнению, спросила я.
– Нет, не так это просто... – ответила Стелла. – Я в нём была, это как бы «поезд времени», если хочешь так его называть...
– Но ведь времени здесь нет? – удивилась я.
– Так-то оно так, но это разные места обитания сущностей... Тех, которые умерли тысячи лет назад, и тех, которые пришли только сейчас. Мне это бабушка показала. Это там я нашла Гарольда... Хочешь посмотреть?
Ну, конечно же, я хотела! И, казалось, ничто на свете не могло бы меня остановить! Эти потрясающие «шаги в неизвестное» будоражили моё и так уже слишком живое воображение и не давали спокойно жить, пока я, уже почти падая от усталости, но дико довольная увиденным, не возвращалась в своё «забытое» физическое тело, и не валилась спать, стараясь отдохнуть хотя бы час, чтобы зарядить свои окончательно «севшие» жизненные «батареи»...
Так, не останавливаясь, мы снова преспокойно продолжали своё маленькое путешествие, теперь уже покойно «плывя», повиснув в мягком, проникающем в каждую клеточку, убаюкивающем душу «тоннеле», с наслаждением наблюдая дивное перетекание друг через друга кем-то создаваемых, ослепительно красочных (наподобие Стеллиного) и очень разных «миров», которые то уплотнялись, то исчезали, оставляя за собой развевающиеся хвосты сверкающих дивными цветами радуг...
Неожиданно вся эта нежнейшая красота рассыпалась на сверкающие кусочки, и нам во всем своём великолепии открылся блистающий, умытый звёздной росой, грандиозный по своей красоте, мир...
У нас от неожиданности захватило дух...
– Ой, красоти-и-ще како-о-е!.. Ма-а-амочка моя!.. – выдохнула малышка.
У меня тоже от щемящего восторга перехватило дыхание и, вместо слов, вдруг захотелось плакать...
– А кто же здесь живёт?.. – Стелла дёрнула меня за руку. – Ну, как ты думаешь, кто здесь живёт?..
Я понятия не имела, кем могут быть счастливые обитатели подобного мира, но мне вдруг очень захотелось это узнать.
– Пошли! – решительно сказала я и потянула Стеллу за собой.
Нам открылся дивный пейзаж... Он был очень похож на земной и, в то же время, резко отличался. Вроде бы перед нами было настоящее изумрудно зелёное «земное» поле, поросшее сочной, очень высокой шелковистой травой, но в то же время я понимала, что это не земля, а что-то очень на неё похожее, но чересчур уж идеальное... ненастоящее. И на этом, слишком красивом, человеческими ступнями не тронутом, поле, будто красные капли крови, рассыпавшись по всей долине, насколько охватывал глаз, алели невиданные маки... Их огромные яркие чашечки тяжело колыхались, не выдерживая веса игриво садившихся на цветы, большущих, переливающихся хаосом сумасшедших красок, бриллиантовых бабочек... Странное фиолетовое небо полыхало дымкой золотистых облаков, время от времени освещаясь яркими лучами голубого солнца... Это был удивительно красивый, созданный чьей-то буйной фантазией и слепящий миллионами незнакомых оттенков, фантастический мир... А по этому миру шёл человек... Это была малюсенькая, хрупкая девочка, издали чем-то очень похожая на Стеллу. Мы буквально застыли, боясь нечаянно чем-то её спугнуть, но девочка, не обращая на нас никакого внимания, спокойно шла по зелёному полю, почти полностью скрывшись в сочной траве... а над её пушистой головкой клубился прозрачный, мерцающий звёздами, фиолетовый туман, создавая над ней дивный движущийся ореол. Её длинные, блестящие, фиолетовые волосы «вспыхивали» золотом, ласково перебираемые лёгким ветерком, который, играясь, время от времени шаловливо целовал её нежные, бледные щёчки. Малютка казалась очень необычной, и абсолютно спокойной... изменение наклонения орбиты планет, изменение наклонения орбиты электрона
Изменение наклонения орбиты искусственного спутника - орбитальный манёвр, целью которого (в общем случае) является перевод спутника на орбиту с другим наклонением. Существуют два вида такого маневра:
- Изменение наклонения орбиты к экватору. Производится включением ракетного двигателя в восходящем узле орбиты (над экватором). Импульс выдается в направлении, перпендикулярном направлению орбитальной скорости;
- Изменение положения (долготы) восходящего узла на экваторе. Производится включением ракетного двигателя над полюсом (в случае полярной орбиты). Импульс, как и в предыдущем случае, выдается в направлении, перпендикулярном направлению орбитальной скорости. результате восходящий узел орбиты смещается вдоль экватора, а наклонение плоскости орбиты к экватору остается неизменным.
Изменение наклонения орбиты - исключительно энергозатратный манёвр. Так, для спутников на низкой орбите (имеющих орбитальную скорость порядка 8 км/с) изменение наклонения орбиты к экватору на 45 градусов потребует приблизительно той же энергии (приращения характеристической скорости), что и для выведения на орбиту - около 8 км/с. Для сравнения можно отметить, что энергетические возможности корабля «Спейс шаттл» позволяют, при полном использовании бортового запаса топлива (около 22 тонн: 8,174 кг горючего и 13,486 кг окислителя в двигателях орбитального маневрирования) изменить значение орбитальной скорости всего на 300 м/с, а наклонение, соответственно (при маневре на низкой круговой орбите) - приблизительно на 2 градуса. По этой причине искусственные спутники выводятся (по возможности) сразу на орбиту с целевым наклонением.
В некоторых случаях, однако, изменение наклонения орбиты все же является неизбежным. Так, при запуске спутников на геостационарную орбиту с высокоширотных космодромов (например, Байконура), поскольку невозможно сразу вывести аппарат на орбиту с наклонением, меньшим, чем широта космодрома, применяется изменение наклонения орбиты. Спутник выводится на низкую опорную орбиту, после которой последовательно формируются несколько промежуточных, более высоких орбит. Требуемые для этого энергетические возможности обеспечиваются разгонным блоком, устанавливаемым на ракету-носитель. Изменение наклонения производится в апогее высокой эллиптической орбиты, так как скорость спутника в этой точке относительно невелика, и манёвр обходится меньшими энергозатратами (по сравнению с аналогичным маневром на низкой круговой орбите).
Расчет энергетических затрат на манёвр изменения наклонения орбиты
Расчет приращения скорости (), требуемого для осуществления маневра, рассчитывается по формуле:
- - эксцентриситет
- - аргумент перицентра
- - истинная аномалия
- - эпоха
- - большая полуось
Примечания
- NASA. Propellant Storage and Distribution. NASA (1998). Проверено 8 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 30 августа 2012.
- Spacecraft Fuel
- Управление движением космических аппаратов, М. Знание. Космонавтика, Астрономия - Б.В. Раушенбах (1986 год).
| п·о·р Орбиты | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
Типы
Уравнение орбиты · Апоцентр и перицентр · Орбитальная скорость · Гравитационный параметр · Орбитальные векторы состояния · Специальная орбитальная энергия · Специальный относительный вращательный момент · Прямое движение · Ретроградное движение · Трасса орбиты |
| Небесная механика | |
|---|---|
| Законы и задачи | Законы Ньютона Закон всемирного тяготения Законы Кеплера Задача двух тел Задача трёх тел Гравитационная задача N тел Задача Бертрана Уравнение Кеплера |
| Небесная сфера | Система небесных координат : галактическая горизонтальная первая экваториальная вторая экваториальная эклиптическая Международная небесная система координат Сферическая система координат Ось мира Небесный экватор Прямое восхождение Склонение Эклиптика Равноденствие Солнцестояние Фундаментальная плоскость |
| Параметры орбит | Кеплеровы элементы орбиты : эксцентриситет большая полуось средняя аномалия долгота восходящего узла аргумент перицентра Апоцентр и перицентр Орбитальная скорость Узел орбиты Эпоха |
| Движение небесных тел |
Движение Солнца и планет по небесной сфере Эфемериды Конфигурации планет : противостояние соединение квадратура элонгация парад планет Затмение : солнечное затмение лунное затмение сарос Метонов цикл Покрытие Прохождение Кульминация Сидерический период Синодический период Период вращения Орбитальный резонанс Предварение равноденствий Сближение Либрация Сфера действия тяготения Эффект Козаи Эффект Ярковского Эффект Джанибекова |
| Астродинамика | |
| Космический полёт | Космическая скорость
: первая (круговая) вторая (параболическая) третья четвёртая Формула Циолковского Гравитационный манёвр Гомановская траектория Метод оскулирующих элементов Приливное ускорение Изменение наклонения орбиты Межпланетная транспортная сеть Стыковка Точки Лагранжа Эффект «Пионера» |
| Орбиты КА | Геостационарная орбита Гелиоцентрическая орбита Геосинхронная орбита Геоцентрическая орбита Геопереходная орбита Низкая околоземная орбита Полярная орбита Тундра-орбита Солнечно-синхронная орбита Молния-орбита Оскулирующая орбита |
изменение наклонения орбиты земли, изменение наклонения орбиты планет, изменение наклонения орбиты электрона
Существует много кинофильмов о катастрофах. Мы знаем, что нас ждёт, если астероиды полетят на планету, если приливные волны обрушатся на Нью-Йорк или если круизный лайнер вдруг перевернётся и/или подвергнется нападению морского чудовища.
К сожалению, сосредоточив наше внимание на этих маловероятных бедствиях, режиссеры фильмов пренебрегли совершенно невероятными катастрофами.
Что произойдёт, если Луна исчезнет?
Что произойдёт, если Луна просто перестанет существовать? Первый природный феномен, который прекратит действовать – это приливы и отливы. Океанские приливы и отливы происходят из-за действия силы притяжения между Землёй и Луной, их движения друг относительно друга. Внезапное исчезновение Луны полностью перевернёт эту систему. Какое-то движение будет происходить. Волны по-прежнему будут катиться на западные побережья материков благодаря вращению Земли.
Или, по крайней мере, это будет поначалу, так как происходящее на Земле станет непредсказуемым. Лишившись Луны, Земля начнёт двигаться неустойчиво, как детская игрушка юла, которая, теряя скорость вращения, раскачивается, но ещё не падает. Это будет ужасная качка! Земля будет двигаться то, вращаясь перпендикулярно плоскости своей орбиты (другими словами, одно из полушарий, южное или северное всё время будет находиться на солнечной стороне, тогда как другое полушарие будет пребывать в постоянной темноте), то, вращаясь практически параллельно плоскости орбиты (что приведёт к исчезновению смены времён года, так как все дни будут длиться одинаково долго).
Несущая смерть прецессия (колебание оси вращения Земли; прим. mixednews) будет продолжаться достаточно долго, чтобы убить последних оставшихся в живых людей. Пока она будет длиться, скучать нам не дадут обычные природные бедствия. Луна оказывает гравитационное воздействие как на сушу, так и на море, а, по мнению некоторых, она является причиной движения материков.
В результате произойдёт всплеск активности вулканов и землетрясений. В то же время все растения и животные, чьи периоды размножения и миграции зависят от лунного цикла, полностью придут в замешательство. Шок у популяций рыб, птиц и насекомых вызовет деформации в локальных экологических системах и приведёт к голоду и распаду общества.
К тому же, ночи будут темнее — и ещё труднее будет видно.
Что произойдёт, если Земля перестанет вращаться?
Насколько важно вращение Земли вокруг своей оси? На протяжении веков никому дела не было, вращается ли она вообще.
Что именно произойдет, зависит от того, как быстро Земля перестанет вращаться. Если она прекратит вращение мгновенно, всё, что не будет закреплено на ней, улетит на восток. (Всё, что будет закреплено, вероятно, расколется на две части). Выживание будет зависеть от того, насколько близко вы будете к полюсу (так если на экваторе вас унесёт на восток со скоростью почти 1610 км/ч, то чем ближе к полюсам, тем меньше будет скорость).
Если вращение Земли будет замедляться на протяжении нескольких недель, больше людей переживёт начинающуюся потерю силы движения. Для них было бы лучше точно рассчитать, в каком положении произойдёт остановка Земли и мчаться со всех ног к границе между светом и темнотой. Прекращение вращения Земли означало бы конец смены дня и ночи. Полмира была бы постоянно обращена к солнцу, а вторая половина погрузилась бы в вечный мрак.
Одно небольшое, но очень интересное последствие остановки вращения Земли: всё на планете немного потяжелеет. Вращение земли подвергает нас воздействию центробежной силы – постоянному выталкиванию наружу, подобному тому, какое мы ощущаем сидя в автомобиле, когда тот резко поворачивает. Эта направленная наружу сила уменьшает наш «вес» примерно на сто сорок два грамма с каждых сорока пяти килограммов веса. Если нас не унесёт по воздуху, нам будет труднее, чем когда-либо, передвигаться и перемещать предметы на Земле.
Действие центробежной силы больше всего ощущается на экваторе. И это ощущает не только человек, но и вода. Так как центробежная сила противодействует силе тяжести, вода на экваторе скапливается выше. В средней части Земли существует выпуклость воды, которая при остановке вращения Земли ликвидируется спадом уровня воды, которая потечёт по направлению к полюсам. Если она не замёрзнет и поток будет стремительным, вода затопит огромные территории мира к северу и югу, при этом обнажив землю в районе экватора.
Поэтому, если хотите выжить, направляйтесь к средней части планеты.
Что произойдёт, если орбита Земли значительно изменится?
Это зависит от того, как резко изменится орбита. Зона, пригодная для существования жизни в нашей солнечной системе, располагается в пределах между ста сорока двух миллионов километров и двухсот четырёх целых четырёх десятых миллионов километров от Солнца. Так как сейчас мы находимся на расстоянии почти 150 миллионов километров от светила, то становится ясным, что мы бы предпочли отдалиться, а не приблизиться, если бы выбор был за нами.
Трудно представить, чтобы можно было отклониться от курса на восемь миллионов километров, но из всех маловероятных катаклизмов, этот наиболее возможен. Кажется, что прошлые массовые вымирания были связаны с переменами в климате, вызванными изменениями в земной орбите. Более низкие температуры и разное количества выпадающих осадков приводят к изменению растительности и условий обитания, что вызывает гибель млекопитающих, от крупных видов до грызунов. Конца света не предвидится. Люди находчивы и что-нибудь придумают.
И это изменение несёт одновременно некоторые надежду и страх. Движение Земли не столь стабильно, как можно предположить. За всё время своего существования Земля поочередно движется вокруг солнца то по эллипсу, то по окружности. Наклон земной оси колеблется между 22,1 и 24.5 градусов (гораздо слабее, чем если бы она потеряла Луну).
Около 23 миллионов лет назад, Земля совершала ход вокруг Солнца строго по окружности, и её ось имела незначительный наклон. Учёные говорят, что в результате такого вращения времена года были благоприятными, разность между максимальными и минимальными температурами была незначительной, а изменение формы ледяного покрова над Антарктидой, возможно, воспрепятствовало распространению глобального потепления.
Такие обнадеживающие новости в настоящее время серьезно воспринимаются астрономами. Некоторые предлагают использовать гравитационное притяжение астероидов, чтобы вывести Землю на лучшую орбиту. Это могло бы разрешить все наши проблемы изменения климата! Есть только одно «но»: мы можем потерять Луну.
Орбитальное маневрирование с изменением плоскости орбиты возможно на практике лишь в весьма ограниченных масштабах.
Допустим, что мы желаем повернуть плоскость орбиты на угол а вокруг линии, соединяющей спутник в некоторый момент времени с центром Земли, причем не хотим изменения ни размеров, ни формы орбиты. Если орбита круговая или спутник в этот
момент находится в перигее или апогее, для такой операции достаточно повернуть вектор скорости на тот же угол а. Из равнобедренного треугольника скоростей легко найдется дополнительный импульс скорости
где орбитальная скорость. Чтобы превратить экваториальную круговую орбиту в полярную необходимо добавить скорость т. е. параболическую! Обладая нужными запасами топлива, такой спутник с низкой околоземной орбиты мог бы улететь на Луну или на Марс, совершить там посадку и затем вернуться на Землю!
Попробуем решить нашу задачу обходным путем. Переведем спутник с помощью бортового двигателя с круговой орбиты на очень сильно вытянутую эллиптическую (типа орбиты 4 на рис. 17). Скорость в ее апогее ничтожна и повернуть ее на любой угол ничего не стоит (в «бесконечности» импульс перехода в новую плоскость движения равен нулю). В момент возвращения в точку старта с первоначальной орбиты понадобится затормозить движение до круговой скорости. Чем длиннее эллиптическая орбита, тем меньше сумма трех импульсов скорости. В пределе она равна
что в случае начальной высоты составит примерно тоже не столь уж малую величину (достаточна для совершения посадки на Луне!).
Для малых углов поворота а нет смысла переходить «через бесконечность». Выгода будет обнаруживаться, начиная с некоторого угла а, который для круговой орбиты определится из уравнения
откуда Недостаток «перехода через бесконечность» («бипараболического перехода», как еще говорят) заключается в «бесконечно большом» времени операции: в случае залета за лунную орбиту оно превышает 10 сут.
Переход через бесконечность может оказаться практически выгодным, если речь идет не только об изменении наклона орбиты, но и одновременно о ее подъеме, в частности если требуется
перевести спутник с низкой орбиты, сильно наклоненной к экватору, на стационарную орбиту. При этом трехимпульсный переход может оказаться выгоднее двухимпульсного несмотря на то, что радиус стационарной орбиты значительно меньше критического радиуса Эта выгода обнаруживается, если наклонение низкой первоначальной орбиты больше 38,6°
Для наклонения сумма импульсов при переходе через бесконечность в случае старта с начальной орбиты радиуса равна Если же апогейное расстояние, на котором сообщается второй импульс (точка В на рис. 36), равно то сумма импульсов превышает указанную величину на Вся операция требует примерно 11 сут }
Loading...