Кіріспе

Астродинамикалық теңдеу

Астродинамикада орбита теңдеуі орталық дененің айналасында айналатын дененің жолын, оның уақытқа қатысты орналасуын көрсетпейді. Стандартты болжамдар бойынша, орталық денеге бағытталған және оның шамасы қашықтықтың квадратына кері пропорционал болатын күш әсерімен қозғалатын дененің орбитасы конустық қима (яғни дөңгелек орбита, эллиптік орбита, параболалық траектория, гиперболалық траектория немесе радиалдық траектория) болады, орталық дене осы конустық қиманың екі фокусының бірінде немесе фокуста орналасқан (Кеплердің бірінші заңы). Егер конустық қима орталық денемен қиылысса, онда нақты траектория тек оның бетінен жоғары орналасқан бөлігі ғана болады, бірақ бұл бөлік үшін де орбита теңдеуі мен көптеген байланысты формулалар қолданылады, егер ол еркін құлау (салмақсыздық жағдайы) болса.

Төмен энергия траекториясы

Егер орталық дене Жер болса, ал энергия Жер бетіндегі потенциалдық энергиядан сәл ғана артық болса, онда орбита эксцентриситеті 1-ге жақын эллипстік болады, эллипстің бір ұшы Жер ортасынан тысқары, ал екінші ұшы Жер бетінен жоғары орналасады. Эллипстің тек шағын бөлігі ғана қолданылады. Егер көлденең жылдамдық болса, онда периапсис қашықтығы болады. Жер бетіндегі энергия, Жер радиусымен белгіленген эллипстік орбитаның энергиясына сәйкес келеді, бірақ ол іс жүзінде болуы мүмкін емес, себебі бұл орбита толығымен Жер бетінің астында орналасқан. Энергияның артуы орбита биіктігінің өсуімен бірге болады, бұл жылдамдықпен анықталады. Орбитаның Жер бетінен ең жоғары биіктігі – эллипстің ұзындығы, минус , минус Жер ортасынан төмен орналасқан бөлігі, яғни периапсис қашықтығының екі еселенген өсуінен кем. Жоғары нүктеде потенциалдық энергия осы биіктікке пропорционалды, ал кинетикалық энергия бұрын айтылған энергияның артуына тең. Эллипстің ені 19 минутқа тең. Жер бетінен жоғары орналасқан эллипстің бөлігін параболаның бір бөлігімен жуықтауға болады, бұл гравитация тұрақты деп есептелетін модельде алынады. Бұл астродинамикалық мағынадағы параболалық орбитадан өзгеше, онда жылдамдық – екінші космостық жылдамдық болады. Траекторияға да қараңыз.