Низкая околоземная орбита

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Низкая околоземная орбита (НОО) — космическая орбита вокруг Земли, имеющая высоту над поверхностью планеты в диапазоне от 160 км (период обращения около 88 минут) до 2000 км (период около 127 минут). Объекты, находящиеся на меньших высотах, чем 160 км, испытывают очень сильное влияние атмосферы и нестабильны.[1][2] За исключением пилотируемых полётов к Луне (программа Аполлон, США), все космические полеты человека проходили либо в области НОО, либо являлись суборбитальными. Наибольшую высоту среди пилотируемых полётов в области НОО имел аппарат Gemini 11, с апогеем в 1374 км. На настоящий момент все обитаемые космические станции и большая часть искусственных спутников Земли используют или использовали НОО. Также, на НОО сосредоточена большая часть космического мусора.

Характеристики орбит[править | править код]

Объекты на НОО испытывают влияние разреженных слоёв атмосферы: термосферы (80-500 км) и экзосферы (500 км и выше), в зависимости от высот орбит. Данные орбиты находятся в промежутке между атмосферой и радиационными поясами.

Высоты менее 300 км для спутников обычно не применяются, поскольку время существования на столь низких орбитах невелико.

Орбитальная скорость объекта, необходимая для его нахождения на стабильной НОО составляет приблизительно 7,8 км/с, но уменьшается с увеличением высоты. Для достижения НОО с поверхности планеты требуется характеристическая скорость от 9,4 км/с. Помимо необходимой первой космической скорости 7,9 км/с, требуются дополнительные 1,5—2 км/с из-за аэродинамических и гравитационных потерь.

На изображении в масштабе показана Земля и околоземные орбиты. Область НОО отмечена синим.

Примеры[править | править код]

  • Многие спутники дистанционного зондирования земли и разведывательные аппараты используют НОО, поскольку на этих орбитах они находятся ближе к поверхности. Для аппаратов, работающих в оптическом диапазоне, либо требующих стабильного электроснабжения для своих солнечных батарей, часто используются солнечно-синхронные орбиты с высотой около 800 км и приполярным наклонением.
  • Международная Космическая Станция (МКС) находится на НОО с высотой около 400 км над поверхностью Земли.[3]
  • НОО используются для телекоммуникационных спутников, так как здесь им требуются менее мощные усилители. Однако, данные орбиты не являются геостационарными, и спутник находится в области прямой видимости лишь небольшого участка поверхности. Поэтому используются сети («созвездия») из множества спутников, например, в спутниковой телефонной системе Iridium (около 700 км) используется более 70 аппаратов.

Космический мусор[править | править код]

Среда НОО сильно загрязнена космическим мусором — останками отслуживших спутников и частей ракет-носителей, из-за высокой популярности запусков на эти высоты, а также фрагментами, образующимися при взрывах спутников и их столкновениях. При соударении объектов размером более нескольких сантиметров, движущихся с орбитальными скоростями под углом друг к другу происходит их значительное разрушение. Начиная с 2000-х — 2010-х годов спутников и космического мусора, согласно отдельным моделям, на НОО стало достаточно, чтобы столкновение между различными объектами порождало множество осколков, еще больше засоряя эту область (Принцип домино или цепная реакция)[4][5][6]. Подобный эффект роста количества мусора называется синдромом Кесслера, и он потенциально может привести в будущем к полной невозможности использования космического пространства при запусках с Земли.

Несколько организаций США, России отслеживают орбиты более 15 тысяч объектов на НОО. При этом обычно надежно отслеживаются лишь космические аппараты и фрагменты мусора крупнее 10 см.[7] Объекты с размерами от 1 до 10 см практически не отслеживаются, однако представляют опасность для космических аппаратов. Имеется возможность защиты спутников от негативных последствий столкновения с меньшими объектами.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. IADC Space Debris Mitigation Guidelines (PDF). Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (15 October 2002).
  2. NASA Safety Standard 1740.14, Guidelines and Assessment Procedures for Limiting Orbital Debris (PDF). Office of Safety and Mission Assurance (1 August 1995). Архивировано 15 февраля 2013 года.
  3. Higher Altitude Improves Station's Fuel Economy. NASA. Проверено 12 февраля 2013.
  4. An Assessment of the Current LEO Debris Environment and the Need for Active Debris Removal // NASA, Liou - ‎2010: "However, even before the ASAT test, model analyses already indicated that the debris population (for those larger than 10 cm) in LEO had reached a point where the population would continue to increase, due to collisions among existing objects, even without any future launches. The conclusion implies that as satellites continue to be launched and unexpected breakup events continue to occur, coimnonly-adopted mitigation measures will not be able to stop the collision-driven population growth." - "Однако, даже до теста противоспутниковой ракеты (2007) анализ с помощью моделей привел к выводу, что количество мусора (крупнее 10 см) на НОО достигло точки, после которой оно будет увеличиваться из-за столкновений между существующими объектами, даже без каких-либо будущих запусков. Вывод предполагает, что ... обычные меры не смогут остановить рост количества из-за столкновений"
  5. А.И. Назаренко, Прогноз засорённости ОКП на 200 лет и синдром Кесслера, 2010 / "Это означает, что лавинообразный рост техногенного загрязнения ОКП из гипотезы (синдром Кесслера) превратился в реальность: он уже начался." (для малоразмерной фракции)
  6. С.С. Вениаминов, А.М. Червонов, Космический мусор — угроза человечеству / М: ИКИ РАН, 2012, ISSN 2075-6836, стр 136 "В 1990-х гг. уже существовали отдельные орбитальные области, в которых пространственная плотность КМ (Космического мусора) превышала критический уровень. ... (от 900 до 1000 км и около 1500 км)... Популяция КМ там будет увеличиваться количественно, даже если не будет притока новых КО извне, а количество фрагментов от столкновений в соответствии с синдромом Кесслера — расти экспоненциально."
  7. Fact Sheet: Joint Space Operations Center Архивировано 3 февраля 2010 года.