1 / 27

Orbity satelitarne

Orbity satelitarne. Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej. Prawo powszechnego ciążenia.

delila
Télécharger la présentation

Orbity satelitarne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Orbity satelitarne Adam Krężel Instytut Oceanografii Zakład Oceanografii Fizycznej Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  2. Prawo powszechnego ciążenia Na podstawie obserwacji wielkich astronomów takich jak Tycho de Brahe czy Mikołaj Kopernik, Johann Kepler sformułował trzy prawa określające wzajemne relacje poruszających się względem siebie obiektów astronomicznych. Nieco później (w 1666 r.) Izaak Newton podał wyprowadzone z nich prawo powszechnego ciążenia: F - siła wzajemnego oddziaływania dwóch ciał o masach m i Me oddalonych od siebie o r; G - stała grawitacji wyznaczona w 1797 r. przez Henry Cavendisha Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  3. Terminologia Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  4. Terminologia Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  5. Terminologia

  6. Elementy mechaniki orbitalnej Przypadek dwóch ciał o masach punktowych (zmiana potencjału grawitacyjnego Φnastępuje tylko wzdłuż wektora r) d - odległość elementu masy dMe od rozpatrywanego punktu nad powierzchnią Ziemi, a całkowanie dokonywane jest po całej jej objętości. Rozwiązaniem równania jest wyrażenie Jn - współczynniki n-tych harmonicznych ziemskiego potencjału grawitacyjnego, re - promień Ziemi na równiku, Pn(cosθ) - wielomiany Legendre'a takie, że jeśli Pn(x) jest wielomianem Legendre'a stopnia n w x to

  7. Elementy mechaniki orbitalnej (2) Najbardziej znaczącym odchyleniem kształtu Ziemi od kuli jest jej spłaszczenie na biegunach i wybrzuszenie w okolicach równika wynikające z ruchu obrotowego. Opisuje to wyraz dla n=2 tzn. P2(x)=0.5(3x2-1). Po podstawieniu do równania na Φ i zaniedbaniu składników wyższych rzędów daje to: Współczynniki Legendre'a (sferyczne) J2=1082.910-6 J3= -2.4  10-6 J4= -1.0  10-6 J5= -0.2  10-6 Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  8. Elementy mechaniki orbitalnej (3) Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  9. Kołowa orbita polarnaΦ=0 (J2=0); r=const Przy typowej wysokości 1000 km nad powierzchnią morza dla Me=5.97 1024 kg, otrzymamy okres ok. 105 minut. W tym czasie Ziemia "przekręci" się o 26°. Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  10. Kołowa orbita równikowaθ=π/2 Orbita geostacjonarna Satelita będzie pozostawał stale nad tym samym punktem nad równikiem. Wysokość takiej orbity musi wynosić 35790 km Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  11. Orbita geostacjonarna Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  12. Orbita okołopolarna W mechanice nieba do opisu zakłócania orbit stosuje się tzw. zmienne keplerowskie • a - półoś wielka • e - mimośród • M (M=E-e·sinE) - anomalia średnia • E - anomalia mimośrodowa orbity • i - nachylenie orbity • ω - długość peryhelium • Ω - długość węzła wstępnego Potencjał grawitacyjny można przedstawić w postaci: Ψ - składnik uwzględniający wpływ spłaszczenia Ziemi, obecności Księżyca i planet etc. na potencjał grawitacyjny Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  13. Orbita polarna Zmienne keplerowskie można wyznaczyć posługując się tzw. keplerowskimi równaniami ruchu: Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  14. Orbita heliosynchroniczna Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  15. Orbita heliosynchroniczna Orbita, której płaszczyzna tworzy stały kąt z kierunkiem na Słońce. Satelita przekracza równik zawsze o tej samej godzinie czasu lokalnego. W stosunku do punktu równonocny wiosennej, płaszczyzna takiej orbity obraca się o 360º/365=0.986º czyli ok. 1º na dobę. Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  16. Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  17. Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych Orbity polarne - rozdzielczość przestrzenna i częstotliwość próbkowania zależą od dobrania parametrów orbity. Do badań środowiska najczęściej planuje się orbity heliosynchroniczne. Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  18. Okres obiegu ok. 103.2 min daje ok. 14 obiegów na dobę (dokładnie 13.9(4)). • Odległość pomiędzy kolejnymi 'ścieżkami' przelotu satelity - 25.8º (odpowiada odległości na równiku równej ok. 2865 km) • Po 14 okrążeniach daje to 361.43º co oznacza, że orbita 15 jest przesunięta o 1.43º (159.4 km na równiku) na zachód w stosunku do orbity 1. • Po 18 dniach (251 okrążeniach) następuje zamknięcie cyklu tzn. pierwsza orbita 19 dnia powinna pokrywać się dokładnie z pierwszą orbitą dnia pierwszego Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  19. Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych Orbity geostacjonarne • Zasięg widzenia satelity ograniczony do linii horyzontu (~81º szer. geogr.). • Rozdzielczość przestrzenna maleje w miarę oddalania się od punktu podsatelitarnego • Teoretycznie nieograniczone możliwości próbkowania w czasie. W praktyce, częstość próbkowania wynosi 15 (MSG) lub 30 min (Meteosat). Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  20. Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  21. Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  22. Meteosat Elektro FY 2 GMS GOES W GOES E Meteosat • Meteosat (Europe and Africa) • GOES-EAST (North and South America) • GOES-WEST (Eastern Pacific) • GMS (Japan and Australia, Western Pacific) • Fengyun-2 (China and the Indian Ocean) • Elektro (Central Asia and the Indian Ocean) Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  23. Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych • Promy kosmiczne (Space shuttle): 250-300 km • Stacje orbitalne (Space station): 300-400 km • Niskie orbity: 700-1500 km • Satelity o orbitach równikowych • Satelity o orbitach polarnych • Satelity o orbitach okołopolarnych (Low-orbit Earth Observation Satellites – LEO) • Najczęściej umieszczane na orbitach heliosynchronicznych • Wysokie orbity: ok. 36000 km • Satelity geostacjonarne (często określane jako satelity do badania pogody) Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  24. Przestrzenne i czasowe charakterystyki orbit satelitarnych Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  25. Charakterystyki orbit niektórychsatelitówwykorzystywanych w badaniach oceanograficznych Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

  26. http://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/projectileOrbit/projectileOrbit.htmlhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/projectileOrbit/projectileOrbit.html • http://orbits.eoportal.org/orbits.html • http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/satellites.html Zastosowanie technik satelitarnych ..., wykład 2

More Related