Сонечна-сінхронная арбіта

Сонечна-сінхронная арбіта (ССА), ці геліясінхронная арбіта — гэта амаль палярная арбіта вакол планеты, на якой спадарожнік праходзіць над любой кропкай паверхні планеты ў адзін і той жа сярэдні сонечны час. Кажучы іначай, гэта арбіта, уладкаваная так, што кожны год яна здзяйсняе адзін поўны абарот, таму яна заўсёды падтрымлівае аднолькавае адношанне да Сонца.

 Прымяненне 
Сонечна-сінхронная арбіта карысная для спадарожнікаў здымкі, разведкі і метэаралогіі, таму што падчас кожнага пралёту спадарожніка, кут асвятлення паверхні планеты пад ім амаль аднолькавы. Нязменнае асвятленне з’яўляецца карыснай характарыстыкай для спадарожнікаў, якія здымаюць зямную паверхню ў бачным або інфрачырвоным дыяпазоне даўжынь хваль, такіх як спадарожнікі надвор’я і спадарожнікі-шпіёны, а таксама для іншых спадарожнікаў дыстанцыйнага зандзіравання, такіх як тыя, якія нясуць прыборы дыстанцыйнага зандзіравання акіяна і атмасферы, якім патрабуецца сонечнае святло.
справа|міні| Сонечна-сінхронная арбіта з выгляду зверху на плоскасць экліптыкі з паясамі мясцовага сонечнага часу (LST) і сыходным вузлом 10:30. Зоны LST паказваюць, як змяняецца мясцовы час пад спадарожнікам на розных шыротах і ў розных кропках яго арбіты.
Асаблівымі выпадкамі сонечна-сінхроннай арбіты з’яўляюцца арбіты поўдзень/паўноч, дзе мясцовы сярэдні сонечны час праходжання для экватарыяльных шырот складае каля поўдня або поўначы, і арбіты світанак/змрок, дзе лакальны сярэдні сонечны час праходжання для экватарыяльных шырот блізкі ўзыходу або заходу сонца, так што спадарожнік пралятае па тэрмінатары паміж днём і ноччу. Пралёт па тэрмінатары карысны для актыўных радыёлакацыйных спадарожнікаў, бо сонечныя панэлі спадарожнікаў заўсёды могуць быць наведзены на Сонца, не трапляючы ў цень ад Зямлі. Таксама такая арбіта можа быць карысна для некаторых спадарожнікаў з пасіўнымі прыборамі, якім неабходна абмежаваць уплыў Сонца на вымярэнні, і ў названым варыянце арбіты мажліва каб прыборы былі заўсёды накіраваны на начны бок Зямлі. Арбіта світання/змроку выкарыстоўвалася для навуковых спадарожнікаў для назірання за Сонцам, такіх як TRACE, Хінодэ і PROBA-2, бо забяспечвае амаль бесперапынныя назіранні Сонца.

 Арбітальная прэцэсія 
Сонечна-сінхронная арбіта дасягаецца тым, што аскулюючая арбітальная плоскасць кожны дзень паварочваецца прыблізна на адзін градус на ўсход адносна нябеснай сферы, кампенсуючы рух Зямлі вакол Сонца. Працэсія адбываецца за кошт узаемадзеяння спадарожніка з нешарападобнай Зямлёй. Хуткасць прэцэсіі залежыць ад радыусу і нахілу арбіты. Патрабаваная хуткасць прэцэсіі можа быць дасягнута толькі для пэўнага дыяпазону вышыні арбіт (звычайна выбіраюцца значэнні 600–800 км з перыядамі 96-100 хвілін), патрабаваны нахіл для названага дыяпазону вышынь складае каля 98°.Rosengren, M. (November 1992). "ERS-1 - An Earth Observer that exactly follows its Chosen Path". ESA Bulletin. European Space Agency. 72 (72): 76. Bibcode:1992ESABu..72...76R. Для арбіт з вялікімі вышынямі патрабуюцца досыць вялікія значэння нахілу, з-за чаго ў зону назіранняў спадарожніка перастаюць трапляць палярныя раёны.

Сонечна-сінхронныя арбіты магчымыя вакол іншых сплюшчаных планет, такіх як Марс. Ў іншым выпадку, спадарожніку вакол Венеры, якая мае амаль сферычную форму, спатрэбіцца дадатковае ўздзеянне каб падтрымліваць сінхронную з Сонцам арбіту.

 Тэхнічныя дэталі 
Вуглавая прэцэсія за адну арбіту спадарожніка Зямлі, вызначаецца як:



дзе

  — каэфіцыент для другога занальнага члена, звязанага са сплюшчанасцю Зямлі,
  — сярэдні радыус Зямлі,
 p — факальны параметр арбіты,
 i —  нахіленне арбіты да экватара.

Арбіта будзе сінхроннай з Сонцам, калі хуткасць прэцэсіі  роўная сярэдняму руху Зямлі вакол Сонца, які складае 360° за зорны год () такім чынам , дзе T — арбітальны перыяд.

Арбітальны перыяд касмічнага апарата:



дзе a — вялікая паўвось арбіты, а μ - гравітацыйны параметр планеты (398600,440 км3/с2 для Зямлі); так як  для кругавой або амаль кругавой арбіты, вынікае, што



ці калі ρ складае 360° у год,



Напрыклад, з a = 7200 км, то бок для вышыні касмічнага карабля над зямной паверхняй  ≈ 800 км, гэтая формула дае сонечна-сінхронны нахіл 98,7°.

Варта звярнуць увагу, што ў адпаведнасці з гэтым набліжэннем  роўны −1 калі вялікая паўвось роўная 12352 км, што азначае, што толькі ніжэйшыя арбіты могуць быць сонечна-сінхроннымі. Перыяд можа быць у дыяпазоне ад 88 хвілін для вельмі нізкай арбіты (a = 6554 км, i = 96°) да 3,8 гадзін (a = 12352 км, але гэтая арбіта была б экватарыяльнай, з i = 180°). Перыяд большы за 3,8 гадзін можа быць магчымы пры выкарыстанні эксцэнтрычнай арбіты з p < 12352 км, але a > 12352 км.

Калі неабходна, каб спадарожнік пралятаў над некаторым месцам на Зямлі кожны дзень у адну і тую ж гадзіну, спадарожнік павінен пралятаць некалькі арбіт за дзень. Калі браць кругавую арбіту, то будзе атрымлівацца ад 7 да 16 арбіт за дзень, паколькі выкананне менш за 7 арбіт патрабуе вышыні вышэйшай за максімальную для сонечна-сінхроннай арбіты, а выкананне больш за 16 патрабуе арбіты ніжэй за мяжу космаса над Зямлёй. Мажлівыя арбіты паказаны ў наступнай табліцы. (Табліца была разлічана з улікам прыведзеных перыядаў. Арбітальны перыяд, які трэба выкарыстоўваць, на самай справе крыху большы. Напрыклад, рэтраградная экватарыяльная арбіта, якая праходзіць над тым жа месцам кожныя 24 гадзін мае сапраўдны перыяд прыблізна ў  ≈ 1,0027 разоў большы, чым час паміж пралётамі. Для неэкватарыяльных арбіт каэфіцыент бліжэй да 1.):
Арбіт 
за суткіПерыяд(г)Вышыня
(км)Макс. 
шыратаНахіл16= 1:3027483.4°96.6°15= 1:3656782.3°97.7°14≈ 1:4389481.0°99.0°13≈ 1:51126279.3°100.7°122168177.0°103.0°11≈ 2:11216274.0°106.0°10= 2:24272269.9°110.1°9= 2:40338564.0°116.0°83418254.7°125.3°7≈ 3:26516537.9°142.1°
Калі кажуць, што сонечна-сінхронная арбіта праходзіць над кропкай на Зямлі кожны раз у адзін і той жа мясцовы час, гэта адносіцца да сярэдняга сонечнага часу, а не да бачнага сонечнага часу. Сонца не будзе ў адной і той жа кропке на небе на працягу года (гл. Ураўненне часу).

Для спадарожнікаў назірання за Зямлёй у асноўным абіраюцца сонечна-сінхронныя арбіты з вышынёй ад 600 да  км над паверхняй Зямлі. Нават калі арбіта застаецца сінхроннай з Сонцам, іншыя арбітальныя параметры, такія як аргумент перыцэнтра і эксцэнтрысітэт арбіты, змяняюцца з-за пертурбацый вышэйшага парадку ў гравітацыйным полі Зямлі, ціску сонечнага святла і іншых прычын. Для спадарожнікаў назірання за Зямлёй прывабнейшыя арбіты з пастаяннай вышынёй пры праходжанні над адным і тым жа месцам. Пільны выбар эксцэнтрысітэту і размяшчэння перыгея дазваляе спецыфічныя камбінацыі, дзе хуткасць змен праз пертурбацыі  мінімізаваная, і, такім чынам, арбіта атрымліваецца адносна стабільная – , дзе рух палажэння перыцэнтра стабільны. ERS-1, ERS-2 і Envisat Еўрапейскага касмічнага агенцтва, а таксама спадарожнікі MetOp EUMETSAT і RADARSAT-2 Канадскага касмічнага агенцтва працуюць на такіх сонечна-сінхронных замарожаных арбітах.


 Зноскі 

 Знешнія спасылкі 

 Спіс спадарожнікаў на сонечна-сінхроннай арбіце

Катэгорыя:Арбіты
Катэгорыя:Астрадынаміка