近地軌道(Low-earth orbit)又稱低地球軌道,是指航天器距離地面高度較低的軌道。近地軌道沒有公認的嚴(yán)格定義。一般軌道高度在2000千米以下的近圓形軌道都可以稱之為近地軌道。
當(dāng)衛(wèi)星軌道高度低于160千米時,由于大氣阻力的作用,飛行器會急劇下降,并墜入大氣層,因此低地球軌道通常在160千米以上。低地球軌道衛(wèi)星的在軌運行速度通常在7~8千米/秒,繞地運行一周的時間通常在90~130分鐘。低地球軌道容易受大氣阻力攝動的影響,導(dǎo)致衛(wèi)星軌道不斷降低、變圓,因此衛(wèi)星需攜帶額外的燃料修正軌道的衰減,例如運行在高度約394千米的中國天宮2號空間實驗室受到大氣阻力的作用,軌道會逐步衰減;低地球軌道對地運動速度較快,單顆衛(wèi)星的可視時間較短,用戶在通信過程中會經(jīng)歷頻繁的衛(wèi)星間和波束間的切換。
近地軌道主要用于對地觀測衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、部分導(dǎo)航衛(wèi)星以及國際空間站(ISS)和天宮二號等。對地觀測衛(wèi)星如海洋衛(wèi)星、地球環(huán)境衛(wèi)星及氣象衛(wèi)星;通信衛(wèi)星如全球星通信系統(tǒng)(Globalstar);導(dǎo)航衛(wèi)星如子午衛(wèi)星系統(tǒng)。
軌道環(huán)境
輻射環(huán)境
能夠到達近地軌道的銀河宇宙射線(GCR)粒子幾乎包括了元素周期表的所有原子的核和電子,而前28個元素是低軌道輻射的主要組成部分。其中豐度最大的是質(zhì)子,約為85%;其次是α粒子,約為14%;其余為重離子。當(dāng)發(fā)生太陽質(zhì)子事件時,會有大量高能帶電粒子進入近地軌道,其中絕大部分是質(zhì)子,其次是α粒子及少量重離子和電子。帶電粒子的能量范圍一般在10~105MeV。
太空垃圾
太空垃圾就是空間碎片,是人類空間活動的產(chǎn)物,包括完成任務(wù)的火箭箭體和衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過程中的拋棄物、空間物體之間的碰撞產(chǎn)生的碎塊等,是空間環(huán)境的主要污染源。大多數(shù)太空垃圾都身處距離地球表面322公里至483公里高的低地球軌道上,而在位于逾3.2萬公里高的地球同步軌道上,有數(shù)百萬塊太空碎片,其中包括被遺棄的宇宙飛船和失靈的衛(wèi)星、脫落的火箭外殼、太空艙碰撞和對接過程中產(chǎn)生的金屬碎片、螺絲螺母和螺栓、丟落的工具、凍結(jié)的火箭燃料塊等。
美國航空航天局2004年的一份報告顯示,俄羅斯是太空垃圾的最大來源國,其次是美國。俄羅斯“和平”號空間站雖為人類太空探索作出過重大貢獻,但也在運行過程中產(chǎn)生了200多包垃圾。1965年,美國第一位太空行走者懷特在他第一次進行太空行走時掉了一副備用手套。從那時開始,宇航員已經(jīng)由于不小心而在環(huán)繞地球的太空軌道中丟下了近10萬件不同尋常的太空垃圾。由于空間碎片與航天器之間的相對速度很大,一般為每秒幾千米至幾萬米,因此,兩者即使是輕微碰撞,也會造成航天器的重大損壞。一塊僅有阿司匹林藥片大的殘骸就能將人造衛(wèi)星撞成“殘廢”。
使用情況
低地球軌道主要用于對地觀測衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、部分導(dǎo)航衛(wèi)星以及空間站等。
對地觀測衛(wèi)星,如CHAMP、GRACE、GOCE等重力衛(wèi)星,Topex/Poseidon、Jason系列、海洋系列等海洋衛(wèi)星,Landsat系列、資源系列等地球環(huán)境衛(wèi)星,以及NOAA、風(fēng)云系列等氣象衛(wèi)星。
通信衛(wèi)星,如銥[yī]星系統(tǒng)(Iridium)、全球星通信系統(tǒng)(Globalstar)和軌道通信系統(tǒng)(Orbcomm)等。
導(dǎo)航衛(wèi)星,如子午衛(wèi)星系統(tǒng)(Transit,被GPS系統(tǒng)代替)。
中國用長征一號、風(fēng)暴一號兩種運載火箭發(fā)射的科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星,用長征二號、二號丙、二號丁3種運載火箭發(fā)射的返回式遙感衛(wèi)星以及用長征二號F運載火箭發(fā)射的神舟號飛船、天宮1號目標(biāo)飛行器、天宮2號空間實驗室,以及使用長征4號甲和長征4號乙運載火箭發(fā)射的風(fēng)云1號氣象衛(wèi)星等,都是從酒泉發(fā)射中心起飛被送入近地軌道運行的。通過長征三號甲運載火箭發(fā)射的北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星也是被送入近地軌道。
相關(guān)軌道
中地球軌道(MEO): 距地面約1200 - 36000公里的圓軌道。
地球同步軌道 (GEO) : 距地面約36000公里的圓軌道。其特點有:衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,運行軌道為位于地球赤道平面上的圓形軌道,運行周期與地球自轉(zhuǎn)一周(恒星日)的時間相等,即23小時56分4秒,衛(wèi)星在軌道上的繞行速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。
地球同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO):距地面近地點約200公里,遠地點約36000公里的橢圓軌道。
太陽同步軌道(SSO):衛(wèi)星的軌道平面和太陽始終保持相對固定的取向,軌道傾角(軌道平面與赤道平面的夾角)接近90度,衛(wèi)星飛行時經(jīng)過兩極附近,距地面約800公里的圓軌道。
參考資料 >
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衛(wèi)星傾角.中國大百科全書.2024-03-02
近地軌道輻射環(huán)境.中國大百科全書.2024-03-02
衛(wèi)星軌道.中國航天科技集團有限公司.2024-03-03
英法衛(wèi)星公司合并,向馬斯克和貝佐斯發(fā)起挑戰(zhàn).今日頭條.2023-12-26
航天近地軌道.中國政府網(wǎng).2024-03-03
太空垃圾至少有3000噸 危害嚴(yán)重成航天器天敵.央視網(wǎng).2024-03-08
地球同步軌道.中國大百科全書 .2024-03-13