Solsynkron bane

Solsynkron bane (grønn)

Som sol -synchronous bane eller sol-synkron bane (også sol synkron bane , forkortet  SSO ) kalles en bane rundt en planet hvis baneplan gjennomgår den samme rotasjonsendring som i sirklene planetene rundt solen . Som et resultat har baneplanet en fast vinkel mot planet-sol-linjen.

For jorden som betyr baneplanet som satellitt i ett år ( omløpstid av jorden rundt solen) en gang rundt jorden roterer.

En planet-synkron bane rundt solen , f.eks. B. i en bane gitt av Lagrange-poengene .

eiendommer

Uten forstyrrelse kretser en satellitt jorden med konstant vinkelmoment på et plan som er stille i rommet (lilla kurve i figuren ovenfor). Imidlertid utøver flatingen av jorden et dreiemoment og fører til et skifte i høyre oppstigning av den stigende noden . I baner mot jordens rotasjon (dvs. tilbøyeligheter  > 90 °) virker denne presesjonen i samme retning som jordens rotasjon .

Presesjonen er større, jo lavere tilbøyelighet og flyhøyde (se beregning nedenfor). Med et passende valg av helling og høyde skifter bane akkurat nok til at den kretser rundt jorden en gang i året (grønn kurve i figuren ovenfor).

Solsynkron bane med posisjonen til den stigende noden og faste overflyttider, f.eks. B. 60 ° N kl. 21 og kl. 12

Når det gjelder en SSO, passerer satellittens baneplan alltid et punkt på overflaten av planeten på samme lokale tid , hvis den geografiske breddegraden til stedet ligger innenfor området som er begrenset av banehellingen. På grunn av den konstante lokale tiden for overflygingen, kan observasjoner fra forskjellige dager lett sammenlignes med hverandre, siden med en lignende innfallsvinkel for solstrålene (ikke: identisk innfallsvinkel ...; på grunn av den ekstra innflytelsen av årstidene på posisjonen til solen) den refleksjon av overflater endrer neppe.

Som et nytt satellittbaneelement definerer lokal tid for stigende node (engelsk lokal tid for stigende node , LTAN) lokal tid for overflyging.

Hvis satellitten beveger seg langs skumringssonen (morgen- eller kveldstid, engelsk skumring ) ved 9 timer LTAN, kan høyden på objekter utledes fra lengden på skyggen som kastes på optiske opptak. Hvis satellitten også kretser rundt jorden på en slik måte at den ikke passerer jordens skygge (rundt 6 timer LTAN, en helling større enn 101,45 °), kan den kontinuerlig tilføres energi av solceller . Batterier ombord kreves da bare i oppstartsfasen, eller hvis posisjonskontroll går tapt.

Søknadseksempler:

• Værsatellitter som Tiros , Nimbus , DMSP , MetOp
• Jordesøkende satellitter som Landsat , ERS , Sentinel-2
• Solar observasjon satellitter som ACRIMSat , TRACE , Hinode
• Forskningssatellitter som DLR-TUBSAT
• noen romteleskoper som Infrarød astronomisk satellitt , Wide-Field Infrared Survey Explorer .

beregning

Høyde og tilbøyelighet til den synkrone solenergibanen

Avhengighet av sirkulasjonshastigheten på banens høyde

Presesjonen til en solsynkron bane beregnes som: ${\ displaystyle \ omega _ {p}}$

${\ displaystyle \ omega _ {p} = {\ frac {3} {2}} \ left ({\ frac {a} {r}} \ right) ^ {2} J_ {2} \, \ omega \ cos Jeg}$

Med:

• den jordens radius på ekvator (6378 km)${\ displaystyle a}$
• radiusen til satellittbanen${\ displaystyle r}$
• den ekspansjonskoeffisienten til jordpotensialet${\ displaystyle J_ {2}}$ (1,082 x 10 ^-3 ); den beskriver jordens masse ved ekvator, noe som forårsaker presesjon og forskyvning av høyre oppstigning av stigende node.
• den vinkelhastigheten til satellitten${\ displaystyle \ omega}$
• tilbøyeligheten .${\ displaystyle i}$

Hvis man tar hensyn til avhengigheten av den banehastighet på radien bane (andre figuren), forholdet mellom helningen og bane høyde som er vist i det første tallet resultater : ${\ displaystyle v (r)}$ ${\ displaystyle v = \ omega (r) \ cdot r}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle ra}$

• med en helning på 96 ° er dreiemomentet på banevinkelmomentet veldig lite; satellitten måtte bane jorden på en SSE lavere enn 100 km. Forstyrrelser fra jordens atmosfære har en sterk effekt på denne lave bane . Derfor har SSE-baner med en så liten tilbøyelighet (og en høyde på opptil 6000 km) ingen praktisk betydning.
• I stedet flyr jordobservasjonssatellitter med en helning mellom 98 ° og 99 °, fordi den tilhørende høyden på 650 km til 900 km er et godt kompromiss mellom interferens fra jordens atmosfære og avstanden til gjenstandene som blir observert på jorden. Hvis du setter inn disse verdiene i formelen ovenfor og justerer dem (eller leses fra det andre diagrammet), får du en rotasjonshastighet på ca. 7,5 km / s for en realistisk solsynkron bane, som tilsvarer ca. 14,5 baner rundt jorden per dag eller ca. 1:40 timer per syklus.${\ displaystyle \ omega}$

Se også

• Polar bane : løper over polene, helning nær 90 °, men ikke nødvendigvis synkronisert med solen

Individuelle bevis

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

weblenker

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