Кіріспе

Жер орбитасы – Жерді айналатын кез келген нысанды, мысалы Айды немесе жасанды спутниктерді қамтиды. 1997 жылы NASA Жерді айналып жүрген шамамен 2465 жасанды спутник пен Годдард ғарыш ұшу орталығының бақылауымен 6216 ғарыш қалдығы бар екенін есептеді. Бұрын ұшырылған 16 291 нысан орбиталық ыдырауға ұшырап, Жер атмосферасына кірді. Керісінше, орбитадан шығу кезінде жеткен жылдамдықтарды ескермегенде, ең жылдам ұшқыш аппараттың жылдамдығы 1967 жылы North American X-15 ұшағымен тіркелді. Жер орбиталық жылдамдыққа жету үшін қажетті энергия шамамен 36 МДж/кг құрайды, бұл сол биіктікке көтерілу үшін қажетті энергиядан алты есе көп. Перигейі шамамен төмендегі ғарыш аппараттары Жер атмосферасының қарсылығына ұшырайды, бұл орбиталық биіктікті төмендетеді. Орбиталық ыдырау жылдамдығы спутниктің көлденең қимасының ауданы мен массасына, сондай-ақ жоғарғы атмосфераның ауа тығыздығының өзгеруіне байланысты. Шамамен төменде, ыдырау жылдамдайды және өмір сүру мерзімі күндермен өлшенеді. Спутниктің 120 км-ге дейін түсуіне бірнеше сағат қана уақыт қалады, содан кейін ол атмосферада буланып кетеді. Жердің гравитациялық өрісінен толық құтылу және планетааралық кеңістікке өту үшін қажетті қашу жылдамдығы шамамен 11,2 км/с құрайды.

Терминдер мен ұғымдар тізімі

Мұнда қолданылған биіктік – Жер мұхиттарының орташа бетінен (теңіз деңгейінен) жоғары орналасқан дененің биіктігі. Аналемма – астрономияда бір жыл ішінде Күннің аспан сферасындағы орналасуын көрсететін схеманы сипаттауға қолданылатын термин. Ол сегіздік пішініне ұқсайды. Апогей – жер серігінің немесе аспан денесінің Жерден ең алыс нүктесі, онда орбиталық жылдамдық ең төмен болады. Эксцентритет – орбитаның толық дөңгелектен қаншалықты ауытқуын көрсететін шама. Эксцентритет дөңгелек және эллипстік орбиталардың, сондай-ақ параболалық және гиперболалық траекториялардың барлығы үшін қатаң түрде анықталады. Мұнда қолданылған экваторлық жазықтық – Жердегі экватордан аспан сферасына дейін созылатын көзге көрінетін жазықтық. Мұнда қолданылған құтылу жылдамдығы – қозғалтқышы жоқ дененің Жерден шексіз уақытқа дейін қашықтау үшін қажетті ең төменгі жылдамдық. Бұл жылдамдықпен қозғалған дене параболалық траекторияға енеді, ал осы жылдамдықтан жоғары жылдамдықпен гиперболалық траекторияға енеді. Импульс – күштің оның әсер ету уақытындағы интегралы. (Н·с немесе фунт-секунд) бірліктерімен өлшенеді. Еңіс – эталондық жазықтық пен басқа жазықтық немесе ось арасындағы бұрыш. Бұл контексте эталондық жазықтық – Жердің экваторлық жазықтығы. Орбиталық доға – Жер бетінің кез келген нүктесінен көрінетін аспандағы көзге көрінетін доға. Орбиталық сипаттамалар – орбитаны бірегей түрде анықтау үшін қажетті Кеплер элементтерінің алты параметрі. Орбиталық кезең – бұл жерде анықталғандай, жер серігінің Жерді толық айналып шығуға жұмсайтын уақыты. Перигей – жер серігінің немесе аспан денесінің Жерге ең жақын нүктесі, онда орбиталық жылдамдық ең жоғары болады. Жұлдыздық тәулік – аспан денесінің 360° бұрылыс жасауына кеткен уақыт. Жер үшін бұл: 23 сағат, 56 минут, 4.091 секунд. Күн уақыты – бұл жерде қолданылатындай, күн сағатымен өлшенетін жергілікті уақыт. Жылдамдық – дененің белгілі бір бағыттағы жылдамдығы. Жылдамдық вектор ретінде анықталғандықтан, оны анықтау үшін жылдамдық және бағыт екеуі де қажет.

Түрлері

Келесіде әртүрлі Жерцентрилі орбиталардың жіктемелерінің тізімі берілген.

Биіктік сыныптамалары

Трансатмосфералық орбита (ТАО) – атмосферамен қиылысатын перигейі және апогейі белгілі бір биіктіктен жоғары болатын геоцентрлік орбиталар. Төменгі Жер орбитасы (LEO) – орташа теңіз деңгейінен жоғары, шамамен аралығындағы биіктікте орналасқан геоцентрлік орбиталар. 160 км биіктікте бір айналыс шамамен 90 минутқа созылады, ал орбиталық айналма жылдамдық – . Орташа Жер орбитасы (MEO) – апогейі геосинхронды орбитасының ( аралығындағы) биіктігімен шектелген геоцентрлік орбиталар. Геосинхронды орбита (GEO) – биіктігі шамамен болатын геоцентрлік айналма орбита. Орбитаның периоды Жердің айналу периодымен сәйкес келетін бір жұлдыздық тәулікке тең. Жылдамдығы шамамен . Жоғары Жер орбитасы (HEO) – апогейі геосинхронды орбитасынан жоғары биіктікте орналасқан геоцентрлік орбиталар. Жоғары Жер орбитасының ерекше жағдайы – өте эллипстік орбита, онда перигейдегі биіктік -ден кем.

Иілудің жіктелуі

Бұрылған орбита – экваторлық жазықтыққа қатысты еңісі 0 градус емес орбита. Полярлық орбита – әр айналымында планетаның екі полюсінің үстінен немесе дерлік үстінен өтетін спутник. Сондықтан оның көлбеулігі 90 градусқа (немесе оған өте жақын) тең. Полярлық Күнмен синхронды орбита – экваторды әр өтуінде бірдей жергілікті уақытта кесіп өтетін дерлік полярлық орбита. Бұл сурет түсіретін спутниктер үшін пайдалы, себебі көлеңкелер әр өтуде бірдей болады.

Эксцентрикалық жіктелімдер

Дөңгелек орбита – эксцентрициті 0-ге тең және траекториясы шеңбер болатын орбита. Эллипстік орбита – эксцентрициті 0-ден жоғары және 1-ден төмен болатын, траекториясы эллипс пішіндес орбита. Хоманның орбиталық түрлендіруі – екі қозғалтқыш импульсін қолдана отырып, ғарыш кемесін бір шеңберлі орбитадан екіншісіне жылжытуға арналған орбиталық маневр. Бұл маневр Уолтер Хоманның құрметіне аталған. Геосинхрондық трансферлік орбита (GTO) – перигейі төмен Жер орбитасының (LEO) биіктігінде, ал апогейі геосинхрондық орбитаның биіктігінде орналасқан геоцентрлік эллипстік орбита. Жоғары эллипстік орбита (HEO) – апогейі 35 786 км-ден жоғары және перигейі төмен (шамамен 1000 км) болатын геоцентрлік орбита, бұл апогей маңында ұзақ уақыт бойы болуға мүмкіндік береді. Молния орбитасы – 63,4° еңістікке және шамамен 12 сағатқа тең сидерикалық тәулік периодына (жарты сидерикалық тәулік) ие жоғары эллипстік орбита. Мұндай спутник уақытының көп бөлігін Жердің белгілі бір аймағының үстінде өткізеді. Тундра орбитасы – 63,4° еңістікке және шамамен 24 сағатқа тең сидерикалық тәулік периодына (бір сидерикалық тәулік) ие жоғары эллипстік орбита. Мұндай спутник уақытының көп бөлігін Жердің белгілі бір аймағының үстінде өткізеді. Гиперболалық траектория – эксцентрициті 1-ден жоғары "орбита". Объектінің жылдамдығы қашқыш жылдамдықтан асып түсетін мәнге жетеді, сондықтан ол Жердің гравитациялық тартылысынан шығып, шексіздікке қарай қозғалады, жылдамдығы (Жерге қатысты) азайып, белгілі бір мәнге жетеді, бұл гиперболалық артық жылдамдық деп аталады. Қашқыш траектория – Жерден планетаралық зерттеушіні ұшыру үшін осы траекторияны қолдану қажет, өйткені қашқыш жылдамдықтан асып кету оның гелиоцентрлік орбитасын Жер орбитасынан өзгертеді. Ұстап алу траекториясы – бұл қашқыш траекторияның кері бейнесі; Жерге тікелей бағытталмаған, жеткілікті жылдамдықпен қозғалатын объект оған жақындап, үдеу алады. Егер жылдамдықты азайтуға және орбитаға енгізуге арналған қозғалтқыш импульсі болмаса, ол периапсистен кейін қашқыш траекторияны ұстанады. Параболалық траектория – эксцентрициті дәл 1-ге тең "орбита". Объектінің жылдамдығы қашқыш жылдамдыққа тең, сондықтан ол Жердің гравитациялық тартылысынан шығып, жылдамдығымен (Жерге қатысты) 0-ге дейін азайып, шексіздікке қарай қозғалады. Жерден осындай жылдамдықпен ұшырылған ғарыш кемесі одан біршама қашықтыққа ұшып, Күнді сол гелиоцентрлік орбитада айналып өтеді. Жерге жақындап келе жатқан объект параболалық ұстап алу траекториясын ұстануы мүмкін, бірақ жылдамдық пен бағыттың дәл болуы керек.

Бағытты жіктеу

Проградтық орбита – объектінің экваторлық жазықтыққа түсірілген проекциясы Жердің айналу бағытымен бірдей бағытта Жерді айналатын орбита. Ретроградтық орбита – объектінің экваторлық жазықтыққа түсірілген проекциясы Жердің айналу бағытына қарама-қарсы бағытта Жерді айналатын орбита.

Арнайы жіктелімдер

Күн синхронды орбитасы – Жер бетінің кез келген нүктесінен бірдей жергілікті күн уақытында өтетіндей биіктік пен еңістің үйлесімі. Мұндай орбита спутникті тұрақты күн сәулесінде ұстауға мүмкіндік береді және суретке түсіру, бақылау және ауа-райы спутниктері үшін пайдалы. Ай орбитасы – Жердің Айдың орбиталық сипаттамалары. Орташа биіктігі бар, эллипстік-көлбеу орбита.

Геоцентрикалық емес жіктелімдер

Атқыштар орбитасы – Жерден бақылаушыға планетаның айналасында айналып жүргендей көрінетін, бірақ іс жүзінде осы планетамен бірге орбитада қозғалатын орбита. 3753 (Круитн) және 2002 АА29 астероидтарын қараңыз. Суборбитальді ұшу – ғарыш аппараты орбита биіктігіне жеткенімен, оны сақтап тұруға жеткілікті жылдамдыққа ие болмайтын ұшыру.