KAS YRA ŽEMOS ŽEMĖS ORBITA?

Send

Pradedant šeštajame dešimtmetyje, vykdant programas „Sputnik“, „Vostok“ ir „Merkurijus“, žmonės ėmė „slypėti žemiškose Žemės jungtyse“. Ir kurį laiką visos mūsų misijos buvo vadinamos žemos žemės orbita (LEO). Laikui bėgant, vykdant "Apollo" ir giliųjų kosminių misijų veiksmus, susijusius su robotizuotais erdvėlaiviais (pvz., „Voyager“ misijos), mes pradėjome rizikuoti anapus, pasiekdami Mėnulį ir kitas Saulės sistemos planetas.

Tačiau iš esmės didžioji dauguma misijų į kosmosą per metus - nesvarbu, ar jos būtų įgulos, ar ne - buvo vykdomos Žemos žemės orbitoje. Būtent čia gyvena daugybė Žemės ryšių, navigacijos ir karinių palydovų. Būtent čia savo veiklą vykdo Tarptautinė kosminė stotis (ISS), kur vyksta ir dauguma įgulos narių misijų. Taigi kas yra LEO ir kodėl mes taip ketiname siųsti ten daiktus?

Apibrėžimas:

Techniškai žemos Žemės orbitos objektai yra nuo 160 iki 2000 km (99–1200 mylių) aukštyje virš Žemės paviršiaus. Bet kuris objektas, esantis žemiau šio aukščio, turės patirti orbitos skilimą ir greitai nusileis į atmosferą, sudegus ar sudužus ant paviršiaus. Šiame aukštyje esančių objektų orbitalinis periodas (t. Y. Laikas, per kurį jiems vieną kartą prireiks Žemės orbitos) yra nuo 88 iki 127 minučių.

Objektai, esantys orbitoje, esančioje žemoje Žemėje, yra veikiami atmosferos, nes jie vis dar yra viršutiniuose Žemės atmosferos sluoksniuose - konkrečiai termosferoje (80–500 km; 50–310 mylių), ten pauzėje (500–1000 km; 310–). 620 mi) ir egzosfera (1000 km; 620 mi ir toliau). Kuo aukštesnė objekto orbita, tuo mažesnis 1 atmosferos tankis ir vilkite.

Tačiau už 1000 km (620 mylių) objektams bus taikomi Žemės Van Allen radiacijos diržai - įkrovusių dalelių zona, esanti 60 000 km atstumu nuo Žemės paviršiaus. Šiuose diržuose Saulės vėjas ir kosminiai spinduliai buvo įstrigę Žemės magnetinio lauko, sukeldami skirtingą radiacijos lygį. Taigi, kodėl misijos LEO metu siekiama požiūrio nuo 160 iki 1000 km (nuo 99 iki 620 mylių).

Charakteristikos:

Termosferoje, termopauzėje ir egzosferoje atmosferos sąlygos skiriasi. Pavyzdžiui, apatinėje termosferos dalyje (nuo 80 iki 550 kilometrų; nuo 50 iki 342 mylių) yra jonosfera, kuri taip vadinama, nes būtent atmosferoje dalelės jonizuojamos saulės spinduliuotės dėka. Dėl to bet kuris šioje atmosferos dalyje skriejantis erdvėlaivis turi atlaikyti UV ir kietųjų jonų spinduliuotės lygį.

Temperatūra šiame regione taip pat didėja dėl aukščio, tai lemia ypač mažas jo molekulių tankis. Taigi, nors termosferoje temperatūra gali pakilti net iki 1500 ° C (2700 ° F), dujų molekulių tarpai reiškia, kad žmogui, kuris tiesiogiai liečiasi su oru, jis nesijaustų karštas. Taip pat šiame aukštyje vyksta reiškiniai, kurie vadinami „Aurora Borealis“ ir „Aurara Australis“.

Egzosfera, kuri yra tolimiausias Žemės atmosferos sluoksnis, išsikiša iš egzotės bazės ir susilieja su kosmoso tuštuma ten, kur nėra atmosferos. Šį sluoksnį daugiausia sudaro ypač mažo tankio vandenilis, helis ir kelios sunkesnės molekulės, įskaitant azotą, deguonį ir anglies dioksidą (kurie yra arčiau egzotinės bazės).

Norint išlaikyti žemos žemės orbitą, objektas turi turėti pakankamą orbitos greitį. Objektams, esantiems 150 km ar didesniame aukštyje, orbitos greitis turi būti 7,8 km (4,84 mi) per sekundę (28,130 km / h; 17,480 mph). Tai yra šiek tiek mažesnis nei patekimo į orbitą greitis, reikalingas 11,3 kilometro (7 mylios) per sekundę (40 680 km / h; 25277 mph).

Nepaisant to, kad LEO sunkio jėga nėra žymiai mažesnė nei Žemės paviršiuje (maždaug 90%), orbitoje esantys žmonės ir objektai yra nuolatinėje kritimo būsenoje, o tai sukuria nesvarumo jausmą.

LEO naudojimo būdai:

Šioje kosmoso tyrinėjimo istorijoje didžioji dauguma žmonių misijų vyko į Žemos žemės orbitą. Tarptautinė kosminė stotis taip pat skrieja LEO, tarp 320 ir 380 km (200 ir 240 mylių) aukščio. Dauguma dirbtinių palydovų yra dislokuota ir prižiūrima LEO. Priežastys yra gana paprastos.

Pirma, raketoms ir kosminiams šaudmenims dislokuoti aukštyje virš 1000 km (610 mylių) prireiktų žymiai daugiau degalų. LEO viduje ryšių ir navigacijos palydovai, taip pat kosminės misijos patiria didelį pralaidumą ir mažą ryšių laiko tarpą (dar žinomą kaip latencija).

Stebint Žemę ir šnipinėjimo palydovus, LEO vis dar yra pakankamai žemas, kad būtų galima gerai pažvelgti į Žemės paviršių ir išspręsti didelius objektus bei oro sąlygas. Aukštis taip pat leidžia greitai įveikti orbitą (šiek tiek daugiau nei nuo vienos valandos iki dviejų valandų), o tai suteikia jiems galimybę kelis kartus per dieną pamatyti tą patį regioną ant paviršiaus.

Ir, žinoma, esant aukščiui nuo 160 iki 1000 km nuo Žemės paviršiaus, objektams nedaroma intensyvi Van Allen diržo radiacija. Trumpai tariant, LEO yra paprasčiausia, pigiausia ir saugiausia vieta palydovų, kosminių stočių ir įgulos narių kosminių misijų dislokavimui.

Kosmoso šiukšlių problemos:

Dėl LEO populiarumo kaip palydovų ir kosminių misijų vietų ir dėl pastaraisiais dešimtmečiais padaugėjusių kosminių erdvių, LEO taip pat tampa vis labiau apkrauta kosminių šiukšlių. Tai gali būti panaudotų raketų pakopų, neveikiančių palydovų ir šiukšlių, susidariusių susidūrus tarp didelių šiukšlių, pavidalas.

Dėl šio šiukšlių lauko egzistavimo LEO pastaraisiais metais kilo vis didesnis susirūpinimas, nes susidūrimai su dideliu greičiu gali būti katastrofiški kosminių misijų metu. Su kiekvienu susidūrimu sukuriamos papildomos šiukšlės, sukuriančios destrukcinį ciklą, žinomą kaip Kesslerio efektas - kuris pavadintas NASA mokslininko Donaldo J. Kesslerio, kuris pirmą kartą pasiūlė jį 1978 m., Vardu.

2013 m. NASA apskaičiavo, kad šiukšlių gali būti 21 000 bitų, didesnių nei 10 cm, 500 000 dalelių nuo 1 iki 10 cm, o daugiau nei 100 milijonų - mažesnių nei 1 cm. Dėl to pastaraisiais dešimtmečiais buvo imtasi daugybės priemonių kosminėms šiukšlėms ir susidūrimams stebėti, užkirsti kelią ir sušvelninti.

Pavyzdžiui, 1995 m. NASA tapo pirmąja kosmoso agentūra pasaulyje, išleidusia išsamių gairių, kaip sušvelninti orbitos šiukšles, rinkinį. 1997 m. JAV vyriausybė reagavo parengdama Orbitos nuolaužų mažinimo standartinę praktiką, paremtą NASA gairėmis.

NASA taip pat įsteigė Orbitalinių šiukšlių programos biurą, kuris koordinuoja veiksmus su kitais federaliniais departamentais, kad stebėtų kosmoso šiukšles ir spręstų susidūrimų sukeltus sutrikimus. Be to, JAV kosmoso stebėjimo tinklas šiuo metu stebi apie 8000 objektų, skriejančių aplink orbitą, ir kurie laikomi susidūrimo pavojais, bei teikia nuolatinį orbitos duomenų srautą įvairioms agentūroms.

Europos kosmoso agentūros (ESA) Kosminių šiukšlių tarnyba taip pat prižiūri duomenų bazę ir informacinę sistemą „Characterising Objects in Space“ (DISCOS), kurioje pateikiama informacija apie visų objektų, kuriuos šiuo metu stebi ESA, paleidimo detales, orbitų istoriją, fizines savybes ir misijų aprašus. Ši duomenų bazė yra pripažinta tarptautiniu mastu ir ja naudojasi beveik 40 agentūrų, organizacijų ir kompanijų visame pasaulyje.

Daugiau nei 70 metų „Žemos žemės orbita“ buvo žmonių galimybių erdvė erdvė. Retkarčiais mes išdrįsome už žaidimų aikštelės ribų ir toliau patekti į Saulės sistemą (ir net už jos ribų). Ateinančiais dešimtmečiais tikimasi, kad LEO įvyks daug daugiau veiklos, apimanti daugiau palydovų, kubinių vienetų dislokavimą, tęstines operacijas ISS ir net aviacijos ir kosmoso turizmą.

Nereikia nė sakyti, kad dėl padidėjusio aktyvumo reikės, kad mes padarytumėme ką nors su visomis šiukšlėmis, skverbiančiomis kosmoso juostas. Turint daugiau kosmoso agentūrų, privačių aviacijos ir kosmoso kompanijų ir kitų dalyvių, norinčių pasinaudoti LEO pranašumais, reikės rimto valymo. Be abejo, reikės sukurti keletą papildomų protokolų, kad jis liktų švarus.

„Space Magazine“ esame parašę daug įdomių straipsnių apie Žemės orbitą. Štai kas yra Žemės orbita? Kiek aukštis yra kosmosas? Kiek palydovų yra kosmose ?, Šiaurinis ir pietinis žiburiai - kas yra aurora? ir kas yra tarptautinė kosminė stotis?

Jei norite gauti daugiau informacijos apie žemą Žemės orbitą, patikrinkite orbitos tipus Europos kosmoso agentūros svetainėje. Taip pat čia yra nuoroda į NASA straipsnį apie žemos žemės orbitą.

Mes taip pat įrašėme visą astronomijos, skirtos „Apsižvalgyti Saulės sistemai“, epizodą. Klausykite čia, Episode 84: Kelionė aplink Saulės sistemą.

Šaltiniai: