近地轨道

更新时间:2024-08-01 20:18

近地轨道,是指航天器距离地面高度较低的轨道。近地轨道没有公认的严格定义。一般轨道高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。

介绍

航天器轨道分类方法有多种。对于绕地球运行的航天器来说,在按轨道高度分类时,可以分为近地轨道、中轨道和高轨道三种。轨道高度较低的对地卫星轨道(通常轨道高度低于2000千米)称作近地轨道;轨道高度较高的对地卫星轨道(通常远地点高度大于3000千米)称作高轨道,轨道高度介于高轨道和近地轨道之前的轨道称作中轨道。例如轨道高度在约36000千米的地球静止轨道就属于高轨道。

近地轨道上运行着的国土普查、气象、资源、通信等各种用途的卫星,在人类生活中发挥着巨大的作用。

我国曾用多种运载火箭发射过多种近地轨道航天器。例如用长征1号、风暴1号两种运载火箭发射的科学技术试验卫星,用长征2号、2号丙、2号丁3种运载火箭发射的返回式遥感卫星以及用长征2号F运载火箭发射的神舟号飞船、天宫1号目标飞行器和天宫2号空间实验室都是在近地轨道运行的;使用长征4号甲和长征4号乙运载火箭发射的风云1号气象卫星也是被送入近地轨道的。

大气阻力

在近地轨道上仍有稀薄的大气,在近地轨道上运行的航天器(如运行在高度约394千米的中国天宫2号空间实验室)受到大气阻力的作用,轨道会逐步衰减,即轨道高度会逐步降低,为了使它能在设计的高度上运行,需要对航天器定期或不定期进行轨道维持。

工程上的使用

在描述运载火箭大致的运载能力时,针对所能发射的各种轨道来分别叙述。例如中国的快舟11号运载火箭发个近地轨道卫星的运载能力为1.5吨,发射轨道高度为700米和太阳同步轨道时的运载能力为1吨,但是由于不同的轨道参数对应不同的运载能力,所以在工程上一般要说明对应哪个发射场,哪种轨道高度,哪种轨道倾角的运载火箭的运载能力。如长征2E运载火箭在酒泉卫星发射场发射轨道高度为200千米,轨道倾角为28度的卫星时的运载能力为9300千克。

常用轨道

近地轨道中常用的几种轨道有:回归轨道、太阳同步轨道等。

回归轨道是在星下点轨道周期性重复的轨道。空间站和空间实验室常常选用回归轨道,其中又分为两天回归轨道和三天回归轨道。前苏联/俄罗斯的和平号空间站和中国的天宫2号空间实验室都选用了3天回归轨道。

所谓三天回归轨道是每隔约3天星下点轨迹重叠出现。3天回归轨道的高度为394千米的圆轨道。选择3天回归轨道的好处是一旦飞船在预定发射时刻因故未能发射,则在约3天后再次发射仍能保持飞船与空间站的初始相往角(即飞船入轨时空间站位于飞船前的地心张角),以便于交汇对接。

太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转方向与地球公转方向相同、旋转角速度等于地球平均角速度(即0.9856度/天)的人造地球卫星轨道。太阳同步轨道一定是轨道倾角大于90度的逆行轨道。例如中国的风云一号气象卫星A星的轨道设计参数为:

轨道高度:901km(圆轨道)

轨道倾角:99度

轨道偏心率:小于等于0.005

轨道周期:102.86min。

在太阳同步轨道上运行和卫星从相同方向经过同一纬度的当地时间是相同的,它可以保证在一个较长时段对特定区域有较好的光照条件,便于空间光学遥感相机的对地拍摄。

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