Baan (astronomy)

In baan is yn 'e astronomy en de natuerkunde de troch swiertekrêft krom makke beweging fan in objekt om in oar, grutter objekt hinne. Yn 'e regel giet it dêrby om in himellichem lykas in stjer dêr't planeten omhinne draaie, of in planeet dêr't moannen omhinne draaie. Men hat it dêrom yn dizze kontekst faak oer in 'baan om 'e sinne' of in 'baan om 'e Ierde'. Yn wittenskiplike fermiddens wurdt ynstee fan 'baan', dat sa'n soad oare betsjuttings hat, faak de sekuerdere Ingelske term orbit brûkt. Men sprekt fan in orbitale baan as it lytsere objekt teminsten ien folsleine omsirkeling fan it gruttere objekt foltôget. Is dat net it gefal, dan sprekt men fan in suborbitale baan. De tûke fan 'e wittenskip dy't him dwaande hâldt mei de berekkening fan sokke banen, hjit de himelmeganika.

Eftergrûn
Oan it begjin fan 'e santjinde iuw formulearre de Dútske astronoom Johannes Kepler de bewegings fan 'e planeten fan it sinnestelsel yn 'e saneamde wetten fan Kepler. Letter toande de Ingelske natuerkundige sir Isaac Newton oan dat Kepler syn wetten ôflaatber wiene fan syn eigen wetten fan 'e swiertekrêft. Fierders bewiisde er dat twa himellichems banen folgje wêrfan't de omfang omkeard evenredich is oan harren massa, om in mienskiplik massamulpunt hinne. As ien himellichem folle swierder is as it oare, falt dat swiertepunt likernôch gear mei it mulpunt fan it swierste himellichem.

By keunstmjittige satelliten om in planeet en by lytse planeten om in stjer kin it massamulpunt lyksteld wurde oan it mulpunt fan it swierste himellichem, mei as gefolch dat bgl. fanút in satellyt yn in baan om 'e Ierde hinne sjoen, de Ierde stil liket te stean. Oars wurdt it as de ferskillen yn massa lytser binne. Om't it massamulpunt fan 'e Ierde en de Moanne bûten it mulpunt fan 'e Ierde leit, draait de Moanne net inkeld om 'e Ierde hinne, mar de Ierde eins ek om 'e Moanne hinne. In ferlykbere sitewaasje docht him foar by de Sinne en de planeet Jupiter.

Om foar te kommen dat in (keunstmjittige of natuerlike) satellyt as gefolch fan 'e tragens fan 'e orbitale beweging fierder fan it himellichem ôf rekket, of as gefolch fan 'e swiertekrêft tsjin it himellichem oan klapt, moatte de striel en de faasje derfan mei-inoar yn oerienstimming wêze. Mei de wetten fan Newton kin berekkene wurde hokker hichte oft by hokker faasje heart om in satellyt yn in stabile baan te hâlden.

Baan om de Ierde hinne
Yn banen om 'e Ierde hinne draait ien natuerlike satellyt (de Moanne) en draaie in grut tal keunstmjittige satelliten dy't dêr troch de minskheid pleatst binne. De foarm fan dy banen rint útinoar fan frijwol sirkelfoarmich oant mear elliptysk. Op basis fan 'e hichte fan 'e satelliten sjoen fanôf it Ierdoerflak wurde se klassifisearre as yn in lege baan (low Earth orbit, LEO) of yn in hege baan (high Earth orbit, HEO). Binnen dy beide kategoryen wurde subkategoryen ûnderskaat wêrby't net inkeld de hichte fan 'e baan, mar ek de foarm beskiedend is.

LEO
Alle satelliten dy't har tusken likernôch 350 en 1.400 km boppe it Ierdoerflak befine, wurde ta de LEO-kategory rekkene, mei't se yn in lege baan draaie, in saneamde low Earth orbit of LEO. Op dy hichten wurde benammen kommunikaasjesatelliten oantroffen en teffens wittenskiplike satelliten, wêrmei't ûndersyk ferrjochte wurdt nei de boppeste lagen fan 'e atmosfear. De hichte fan 350 km is minimaal; by in noch legere baan is de luchtwjerstân te heech en sil de satellyt al rillegau wer nei de Ierde weromfalle.

It foardiel fan in satellyt yn sa'n lege baan is dat it pleatsen derfan relatyf goedkeap is en dat dan oan 'e stjoerders oan board fan 'e satellyt minder hege easken steld hoege te wurden. Ek romtestasjons lykas it úteinlik mei sin nei de Ierde weromfallen Russyske Mir en it hjoeddeistige ynternasjonaal romtestasjon ISS befine har yn in LEO. Alle objekten yn sa'n lege baan bewege har fuort mei in faasje fan likernôch 8 km/s, sadat in folslein omgong om 'e Ierde sa'n 90 minuten duorret. Lykas yn alle satelliten wurdt yn sokke romtestasjons troch romtefarders gewichtsleazens ûnderfûn salang't der gjin raketmotors brûkt wurde.

As gefolch fan 'e jierrenlange romtefeartmisjes is de LEO fersmoarge rekke mei romte-ôffal, lykas ôfstate rakettreppen en restanten fan ûntplofte satelliten. Undersyk troch it United States Space Command toande yn 1987 oan dat der him doe al sa'n 7.000 objekten mei in trochsneed fan mear as 10 sm yn in LEO befûnen. Yn 'e kategory 1 oant 10 sm wiene der sels mear as 50.000 objekten. Dat komt del op ien stik romte-ôffal fan lykfol hokker grutte op likernôch 12 miljoen km³.

ICO of MEO
Alle satelliten dy't tusken 1.400 en 36.000 km boppe it Ierdoerflak draaie, befine har yn in middelhege sirkelfoarmige baan of intermediate circular orbit (ICO). Yn sa'n middelhege baan, dy't ek wol in medium Earth orbit (MEO) neamd wurdt, befine har fral GPS-satelliten. De banen fan GPS-satelliten binne sa organisearre dat der op elts plak op it ierdoerflak teminsten fjouwer fan sokke satelliten boppe de hoarizon steane.

GSO
In geosyngroane baan of geosynchronous orbit (GSO) hat neat mei hichte, mar mei draairjochting te krijen. Satelliten yn sa'n baan draaie nammentlik yn deselde rjochting as de Ierde sels, en hawwe in omrinfaasje fan 23,945 oeren. De earste satellyt yn in geosyngroane baan waard yn 1963 lansearre. Sûnt is it tal satelliten yn geosyngroane banen stadichoan tanommen. Yn sokke banen befine har fral waarsatelliten en kommunikaasjesatelliten dy't ienrjochtingsferkear lykas tillefyzje fersoargje. Foar bidireksjonele kommunikaasje lykas tillefoan binne geosyngroane satelliten minder gaadlik om't as gefolch fan har hichte de fertraging fan it sinjaal (dy't likernôch 250 ms bedraacht) faak as steurend ûnderfûn wurdt. Der besteane ferskate soarten geosyngroane banen:

Sirkulêre banen
Sirkulêre banen binne geosyngroane banen dy't net yn it flak fan 'e evener lizze. De hichte fan sa'n baan bedraacht 35.785 km. In satellyt yn in sirkulêre baan sil hieltyd acht-foarmige figuerkes yn 'e buert fan deselde lingtegraad meitsje, mei it krúspunt rjocht boppe it snijpunt fan dy meridiaan mei de evener. De uterste noardlike en súdlike posysjes lizze dan rjocht boppe dy lingtegraad, wêrby't de satellyt hieltyd yn eastlike rjochting mei de draaiïng fan 'e Ierde mei beweecht om syn posysje te hanthavenjen.

Elliptyske banen
Fan satelliten dy't in elliptyske geosyngroane baan om 'e Ierde folgje, wikselet de faasje allegeduerigen. Neffens de lear fan Kepler sil dy maksimaal wêze yn it perigeum (it leechste punt fan 'e satellyt boppe it ierdoerflak) en minimaal yn it apogeum (it heechste punt boppe it ierdoerflak). Apogeum en perigeum kinne hiel ferskillend wêze, mar hawwe hieltyd in dusdanige ûnderlinge relaasje dat de omrintiid fan 'e satellyt 24 oeren bedraacht. As de baan yn it flak fan 'e evener leit, sil, fanôf in punt op 'e Ierde sjoen, de satellyt in east-westbeweging meitsje. As de flakken fan baan en evener net gearfalle, sil, fan 'e Ierde ôf sjoen, de satellyt in sirkel-, ellips- of achtfoarmige beweging meitsje.

GEO
In geostasjonêre baan of geostationary orbit (GEO) is in bysûnder soarte fan geosyngroane baan. In satellyt yn in geosyngroane baan hat in omrintiid fan 23,945 oeren en folget deselde draairjochting as de Ierde. In satellyt yn in geostasjonêre baan beweecht him lykwols tsjin 'e draairjochting fan 'e Ierde yn, sadat er altyd op itselde punt boppe it ierdoerflak stean bliuwt (oftewol stasjonêr is).

Om satelliten yn in geostasjonêre baan te bringen, wurde se earst yn in lege baan (LEO) brocht. Dêrwei wurdt har baan ellipysker makke, wêrby't it leechste punt (perigeum) lykbliuwt oan 'e LEO en it heechste punt (apogeum) lykmakke wurde oan 'e hichte fan in geosyngroane baan (35.785 km boppe it ierdoerflak). Dy baanfoarm wurdt in geostasjonêre oerdrachtbaan, Hohmann-transferbaan of geostastionary transfer orbit (GTO) neamd. Ut dy tydlike tastân wurde baan stadichoan útrutsen ta in suver geostasjonêre baan.

Fan itselde prinsipe waard gebrûk makke troch û.m. de Apollomisjes nei de Moanne, en ek romtesondes wurde earst yn in GTO brocht ear't se oan har lange reis begjinne. Guon lansearfartugen, wêrûnder ferskate útfierings fan 'e Jeropeeske Arianeraket, kinne in satellyt streekrjocht yn in GTO bringe sûnder earst gebrûk te meitsjen fan in LEO.

PO
In polêre baan of polar orbit (PO) stiet heaks op 'e evener, mei in ynklinaasje fan likernôch 90°. As de baan net geosyngroan is, sil sa'n satellyt by de tiid lâns eltse lokaasje op 'e Ierde observearje kinne. Sadwaande wurdt fan polêre banen fral gebrûk makke troch (militêre) spionaazjesatelliten, mar ek wol troch satelliten dy't brûkt wurde foar ûndersyk nei it miljeu. Polêre banen dy't sterk elliptysk binne (mei in ynklinaasje fan likernôch 63,5°), wurde ek wol Molnija-banen neamd, nei it Russyske wurd foar wjerljocht. Ruslân hat fanwegen syn noardlike lizzing nammentlik in protte satelliten yn in polêre baan brocht.

Graveyard orbit
In graveyard orbit (letterlik: "begraafplakbaan") of ek wol junk orbit ("rommelbaan") of disposal orbit ("fuortsmytbaan") is in baan om 'e Ierde dêr't (as dat mooglik is) defekte, ferâldere en op oare manearen opbrûkte satelliten opburgen wurde sadat men wit wêr't se binne en se gjin gefaar foar oare satelliten foarmje. It bêste is om sokke satelliten ôf te remjen om ta in saneamde de-orbit ("ûntbaning") te kommen, wêrby't de satellyt sa'n faasje ferliest dat er út syn baan rekket en weromfalt nei de Ierde om, almeast, by it ynkommen fan 'e atmosfear op te brânen. Mar om ôf te remjen is brânstof nedich en it komt foar dat der net genôch brânstof oan board is om in de-orbit te dwaan. Om yn in graveyard orbit te kommen, moatte satelliten just de faasje opfiere (wat paradoksaal genôch minder branje kostet), sadat se yn in hegere baan, fierder as de GTO en GSO bedarje, dêr't se gjin gefaar mear foarmje.

Baan om oare himellichems hinne
De ferskillende soarten banen dy't om 'e Ierde hinne reälisearre wurde, kinne ek by oare himellichems tapast wurde. By de Apollomisjes nei de Moanne draaide der altyd in orbiter om 'e Moanne hinne wylst de lander op it moanne-oerflak delstriek. Oare himellichems dêr't keunstmjittige satelliten yn in stabile baan omhinne sirkelen of sirkelje, binne de planeten Fenus en Mars, en de Sinne. Romtesondes mei fiere bestimmings meitsje faak gebrûk fan 'e oantrekkingskrêft fan planeten. Sa hawwe de Voyager 1 en de Voyager 2 fan Jupiter en Saturnus in swiertekrêftsslinger meikrigen om fan koerts te wizigjen en ekstra faasje te ûntwikkeljen. Om (yn 'e takomst) sa sunich mooglik troch it Sinnestelsel te reizgjen, is der in model opsteld dat fan datselde prinsipe gebrûk makket en bekendstiet as de 'Ynterplanetêre Snelwei'.

Planetêre banen
Binnen in planetestelsel lykas it Sinnestelsel bewege alle planeten, planetoïden en kometen yn in baan om in sintrale stjer hinne, lykas yn it Sinnestelsel om 'e Sinne. Dy banen binne nea suver sirkelfoarmich of paraboalysk, mar almeast mear elliptysk of hyperboalysk. De paraboalyske of hyperboalyske banen binne net periodyk en komme benammen foar by kometen. As gefolch fan alderlei swiertekrêftsynfloeden fariëarje de periodike banen fan tiid ta tiid (yn 'e oarder fan tûzenen oant miljoenen jierren). De banen fan Fenus en Neptunus fertoane bgl. relatyf lytse ôfwikings, mar Pluto hat in dusdanich eksintryske baan dat dy de baan fan Neptunus krúst.

Kategory:Astronomy
Kategory:Romtefeart
Kategory:Himelmeganika