Órbita síncrona solar
Como dom -synchronous órbita o órbita sincronizada con el sol (también órbita sincrónica sol , abreviado SSO ) se llama una órbita alrededor de un planeta cuyo plano orbital sufre el mismo cambio de rotación como los planetas encerrados en un círculo alrededor del sol . Como resultado, el plano orbital tiene un ángulo fijo con la línea planeta-sol.
Para la Tierra, que significa el plano orbital de ese satélite en un año ( período orbital de la Tierra alrededor del Sol) una vez que gira la Tierra.
Una órbita planetaria sincrónica alrededor del sol , p. Ej. B. en una órbita dada por los puntos de Lagrange .
propiedades
Sin interferencia , un satélite orbita la Tierra con un momento angular constante en un plano que está estacionario en el espacio (curva púrpura en la figura de arriba). Sin embargo, el aplanamiento de la tierra ejerce un par y conduce a un desplazamiento en la ascensión recta del nodo ascendente . En órbitas en contra de la rotación de la Tierra (es decir, inclinaciones > 90 °), esta precesión actúa en la misma dirección que la rotación de la Tierra .
La precesión es mayor cuanto menor es la inclinación y la altitud de vuelo (ver cálculo a continuación). Con una elección adecuada de inclinación y altitud, la órbita cambia lo suficiente como para girar alrededor de la Tierra una vez al año (curva verde en la figura anterior).
En un SSO, el plano orbital del satélite siempre pasa por un punto de la superficie del planeta a la misma hora local , si la latitud geográfica de la ubicación se encuentra dentro del área que está limitada por la inclinación de la órbita. Debido a la constante hora local del sobrevuelo, las observaciones de diferentes días se pueden comparar fácilmente entre sí, ya que con un ángulo de incidencia similar de los rayos solares (no: ángulo de incidencia idéntico ...; debido a la influencia adicional de las estaciones sobre la posición del sol) el reflejo de las superficies apenas cambia.
Como nuevo elemento de la órbita del satélite , la hora local del nodo ascendente ( hora local inglesa del nodo ascendente , LTAN) define la hora local del sobrevuelo.
Si el satélite se mueve a lo largo de la zona del crepúsculo (hora de la mañana o de la tarde, anochecer-amanecer inglés ) a las 9 h LTAN, la altura de los objetos se puede derivar de la longitud de la sombra proyectada en las grabaciones ópticas. Si el satélite también orbita la tierra de tal manera que no sobrepasa la sombra de la tierra (alrededor de 6 h LTAN, inclinación superior a 101,45 °), las células solares pueden suministrar energía de forma continua . Las baterías a bordo solo son necesarias para la fase de arranque o si se pierde el control de posición .
Ejemplos de aplicación:
- Satélites meteorológicos como TIROS , Nimbus , DMSP , METOP
- Satélites de exploración de la Tierra como Landsat , ERS , Sentinel-2
- Satélites de observación solar como ACRIMSat , TRACE , Hinode
- Satélites de investigación como DLR-TUBSAT
- algunos telescopios espaciales como el satélite astronómico infrarrojo , el explorador de encuestas infrarrojas de campo amplio .
cálculo
La precesión de una órbita sincrónica con el sol se calcula como:
con:
- el radio de la tierra en el ecuador (6378 km)
- el radio de la órbita del satélite
- el coeficiente de expansión del potencial de tierra (1.082 × 10 -3 ); describe la masa de la tierra en el ecuador, lo que provoca la precesión y el desplazamiento de la ascensión recta del nodo ascendente.
- la velocidad angular del satélite
- la inclinación .
Si tiene en cuenta la dependencia de la velocidad de rotación del radio de la órbita (segunda figura), la relación entre la inclinación y la altura de la órbita que se muestra en la primera figura resulta :
- con una inclinación de 96 °, el par en el momento angular orbital es muy pequeño; el satélite tendría que orbitar la Tierra en un SSE inferior a 100 km. Las perturbaciones de la atmósfera terrestre tienen un fuerte impacto en esta órbita baja . Por lo tanto, las órbitas SSE con una inclinación tan pequeña (y una altitud de hasta 6000 km) no tienen importancia práctica.
- En cambio, los satélites de observación de la Tierra vuelan con una inclinación entre 98 ° y 99 °, porque la altitud asociada de 650 km a 900 km es un buen compromiso entre la interferencia de la atmósfera terrestre y la distancia a los objetos que se observan en la tierra. Si inserta estos valores en la fórmula anterior y los ajusta (o lee del segundo diagrama), obtendrá una velocidad de rotación de aproximadamente 7,5 km / s para una órbita sincrónica solar realista, que corresponde a aproximadamente 14,5 órbitas alrededor de la tierra por día o aproximadamente 1:40 h por ciclo.
Ver también
- Órbita polar : corre sobre los polos, con una inclinación cercana a los 90 °, pero no necesariamente sincronizada con el sol.
Evidencia individual
- ↑ http://design.ae.utexas.edu/mission_planning/mission_resources/orbital_mechanics/Sun_Synchronous_Orbits.pdf
enlaces web
- Hillhouse, James D. (1999): "Órbitas sincrónicas solares para el sistema satelital de energía solar de la Tierra" (pdf, eng; 32 kB)
- Desconocido (1999): "Mecánica orbital con Numerit - Diseño de órbita sincrónica con el sol" (pdf, eng; 14 kB)