Órbita síncrona do sol
Como sol -synchronous órbita ou órbita sincronizada com o Sol (também órbita heliossíncrona , abreviado SSO ) é chamado uma órbita em torno de um planeta cujo plano orbital sofre a mesma mudança de rotação como os planetas circulou em torno do sol . Como resultado, o plano orbital tem um ângulo fixo com a linha planeta-sol.
Para a terra, o que significa que o plano orbital desse satélite em um ano ( período orbital da Terra ao redor do Sol), uma vez que a Terra gira.
Uma órbita planetária síncrona em torno do sol , por ex. B. em uma órbita dada pelos pontos de Lagrange .
propriedades
Sem interferência , um satélite orbita a Terra com momento angular constante em um plano que está estacionário no espaço (curva roxa na figura acima). No entanto, o achatamento da terra exerce um torque e leva a uma mudança na ascensão reta do nó ascendente . Em órbitas contra a rotação da Terra (ou seja, inclinações > 90 °), essa precessão atua na mesma direção da rotação da Terra .
Quanto maior for a precessão, menor será a inclinação e a altitude de voo (ver cálculo abaixo). Com uma escolha adequada de inclinação e altitude, a órbita muda apenas o suficiente para girar em torno da Terra uma vez por ano (curva verde na figura acima).
Em um SSO, o plano orbital do satélite sempre passa por um ponto na superfície do planeta no mesmo horário local , se a latitude geográfica da localização estiver dentro da área que é limitada pela inclinação da órbita. Devido à constante hora local do sobrevoo, observações de diferentes dias podem ser facilmente comparadas entre si, já que com um ângulo de incidência semelhante dos raios solares (não: ângulo de incidência idêntico ...; por causa da influência adicional de as estações do ano na posição do sol) o reflexo das superfícies dificilmente muda.
Como um novo elemento da órbita do satélite , a hora local do nó ascendente (Inglês Local Time of Ascending Node , LTAN) define a hora local do sobrevoo.
Se o satélite se mover ao longo da zona crepuscular (manhã ou tarde, crepúsculo inglês ) às 9 h LTAN, a altura dos objetos pode ser derivada do comprimento da sombra projetada em gravações ópticas. Se o satélite também orbita a Terra de forma que não passe a sombra da Terra (cerca de 6 h LTAN, inclinação maior que 101,45 °), ele pode ser continuamente abastecido com energia por células solares . As baterias a bordo são então necessárias apenas para a fase de inicialização ou se o controle de posição for perdido.
Exemplos de aplicação:
- Satélites meteorológicos como TIROS , Nimbus , DMSP , METOP
- Satélites de exploração da Terra , como Landsat , ERS , Sentinel-2
- Satélites solares de observação , como ACRIMSat , TRACE , Hinode
- Satélites de pesquisa , como DLR-TUBSAT
- alguns telescópios espaciais como o satélite astronômico infravermelho , o Wide-Field Infrared Survey Explorer .
Cálculo
A precessão de uma órbita sincronizada com o sol é calculada como:
com:
- o raio da Terra no equador (6.378 km)
- o raio da órbita do satélite
- o coeficiente de expansão do potencial de solo (1,082 × 10 -3 ); descreve a massa da Terra no equador, que causa a precessão e o deslocamento da ascensão reta do nó ascendente.
- a velocidade angular do satélite
- a inclinação .
Se se tem em conta a dependência da velocidade orbital no raio de órbita (segundo a figura), a relação entre a inclinação e da altura da órbita mostrado na figura os primeiros resultados :
- em uma inclinação de 96 °, o torque no momento angular orbital é muito pequeno; o satélite teria que orbitar a Terra em um SSE inferior a 100 km. As perturbações da atmosfera terrestre têm um forte impacto nesta órbita baixa . Portanto, as órbitas SSE com uma inclinação tão pequena (e uma altitude de até 6.000 km) não têm nenhuma importância prática.
- Em vez disso, os satélites de observação da Terra voam a uma inclinação entre 98 ° e 99 °, porque a altitude associada de 650 km a 900 km é um bom compromisso entre a interferência da atmosfera terrestre e a distância até os objetos observados na Terra. Se você inserir esses valores na fórmula acima e reorganizá-los (ou ler a partir do segundo diagrama), você obterá uma velocidade de rotação de aproximadamente 7,5 km / s para uma órbita sincronizada com o sol realista, que corresponde a aproximadamente 14,5 órbitas ao redor da Terra por dia ou aproximadamente 1:40 h por ciclo.
Veja também
- Órbita polar : corre sobre os pólos, inclinação próxima a 90 °, mas não necessariamente sincronizada com o sol
Evidência individual
- ↑ http://design.ae.utexas.edu/mission_planning/mission_resources/orbital_mechanics/Sun_Synchronous_Orbits.pdf
Links da web
- Hillhouse, James D. (1999): "Sun Synchronous Orbits for the Earth Solar Power Satellite System" (pdf, eng; 32 kB)
- Desconhecido (1999): "Orbital Mechanics with Numerit - Sun-synchronous Orbit Design" (pdf, eng; 14 kB)