Solens synkrone bane

Solens synkrone bane (grøn)

Som sol -synchronous kredsløb eller sol-synkron kredsløb (også sol synkron kredsløb , forkortet SSO ) kaldes en bane omkring en planet hvis baneplan undergår den samme rotation ændring som i cirklerne planeter omkring solen . Som et resultat heraf har orbitalplanet en fast vinkel til planeten-sollinjen.

Thi Jorden, hvilket betyder den baneplan af denne satellit i et år ( omløbstid af Jorden omkring Solen) en gang rundt om Jorden roterer.

En planetsynkron bane rundt om solen , f.eks. B. i en bane givet af Lagrange -punkterne .

ejendomme

Uden interferens kredser en satellit om jorden med konstant vinkelmoment på et plan, der er stationært i rummet (lilla kurve i figuren ovenfor). Men den udfladning af jorden udøver en moment og fører til et skift i den rigtige opstigning af den opstigende knude . I baner mod jordens rotation (dvs. hældninger > 90 °) virker denne præcession i samme retning som jordens rotation .

Presessionen er større, jo lavere hældning og flyvehøjde (se beregning nedenfor). Med et passende valg af hældning og højde forskyder banen sig lige nok til, at den drejer rundt om jorden en gang om året (grøn kurve i figuren ovenfor).

Solsynkron bane med positionen for den stigende node og faste overflyvningstider, f.eks. B. 60 ° N kl. 21.00 og kl. 12.00

I en SSO passerer satellitens orbitale plan altid et punkt på planetens overflade på samme lokale tid , hvis stedets geografiske breddegrad ligger inden for det område, der er begrænset af banens hældning. På grund af overflyvningens konstante lokale tid kan observationer fra forskellige dage let sammenlignes med hinanden, da med en lignende indfaldsvinkel for solstrålerne (ikke: identisk indfaldsvinkel ...; på grund af den ekstra indflydelse fra årstiderne på placeringen af solen) den refleksion af overflader næppe ændrer sig.

Som et nyt satellitbane -element definerer den lokale tid for den stigende node (engelsk lokal tid for stigende knude , LTAN) lokal tid for overflyvningen.

Hvis satellitten bevæger sig langs tusmørkezonen (morgen- eller aftentime, engelsk skumring-daggry ) kl. 9 LTAN, kan objekternes højde udledes af længden af den skygge, der er kastet på optiske optagelser. Hvis satellitten også kredser om jorden på en sådan måde, at den ikke passerer jordens skygge (ca. 6 timer LTAN, hældning større end 101,45 °), kan den kontinuerligt forsynes med energi af solceller . Batterier om bord kræves derefter kun i opstartsfasen, eller hvis positionsstyringen er mistet.

Anvendelseseksempler:

Vejrsatellitter såsom Tiros , Nimbus , DMSP , geostationær position
Jordforskningssatellitter som Landsat , ERS , Sentinel-2
Sol observation satellitter såsom ACRIMSat , TRACE , Hinode
Forskningssatellitter som DLR-TUBSAT
nogle rumteleskoper som Infrarød astronomisk satellit , Wide-Field Infrared Survey Explorer .

beregning

Højde og hældning af solens synkrone bane

Afhængighed af cirkulationshastigheden på webhøjden

Precessionen af en solsynkron bane beregnes som: ${\ displaystyle \ omega _ {p}}$

{\ displaystyle \ omega _ {p} = {\ frac {3} {2}} \ venstre ({\ frac {a} {r}} \ højre) ^ {2} J_ {2} \, \ omega \ cos jeg}

med:

den jordens radius ved ækvator (6378 km) ${\ displaystyle a}$
radius af satellittens bane ${\ displaystyle r}$
den udvidelseskoefficient af jordpotentialet ${\ displaystyle J_ {2}}$ (1,082 × 10 ^-3 ); den beskriver jordens masse ved ækvator, hvilket forårsager præcessionen og forskydningen af den højre opstigning af den stigende knude.
den vinkelhastighed satellittens ${\ displaystyle \ omega}$
hældningen . ${\ displaystyle i}$

Hvis man tager hensyn til afhængigheden af den rotationshastighed på baneradius (anden figur), forholdet mellem hældningen og kredsløb højde vist i de første tal fremkommer : ${\ displaystyle v (r)}$ ${\ displaystyle v = \ omega (r) \ cdot r}$ ${\ displaystyle i}$ ${\ displaystyle ra}$

ved en hældning på 96 ° er drejningsmomentet på den orbitale vinkelmoment meget lille; satellitten skulle bane jorden om en SSE lavere end 100 km. Forstyrrelser fra jordens atmosfære har en stærk indvirkning ved denne lave bane . Derfor er SSE -baner med en så lille hældning (og op til 6000 km højde) af praktisk betydning.
I stedet flyver jordobservationssatellitter i en hældning mellem 98 ° og 99 °, fordi den tilhørende højde på 650 km til 900 km er et godt kompromis mellem interferens fra jordens atmosfære og afstanden til de objekter, der observeres på jorden. Hvis du indsætter disse værdier i ovenstående formel og justerer dem (eller læser fra det andet diagram), får du en rotationshastighed på ca. 7,5 km / s for en realistisk solsynkron bane, hvilket svarer til ca. 14,5 baner rundt om jorden om dagen eller ca. 1:40 timer pr. cyklus. ${\ displaystyle \ omega}$

Se også

Polarbane : løber over polerne, hældning tæt på 90 °, men ikke nødvendigvis synkroniseret med solen

Individuelle beviser

↑ http://design.ae.utexas.edu/mission_planning/mission_resources/orbital_mechanics/Sun_Synchronous_Orbits.pdf

Weblinks

Hillhouse, James D. (1999): "Sun Synchronous Orbits for the Earth Solar Power Satellite System" (pdf, eng; 32 kB)
Ukendt (1999): "Orbital Mechanics with Numerit - Sun -synchronous Orbit Design" (pdf, eng; 14 kB)

[1] ttp://design.ae.utexas.edu/mission_planning/mission_resources/orbital_mechanics/Sun_Synchronous_Orbits.pdf

Languages