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Erdumlaufbahn für Satelliten Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Als sonnensynchrone Umlaufbahn oder sonnensynchronen Orbit (auch Sonnensynchronorbit, abgekürzt SSO) bezeichnet man eine Umlaufbahn um einen Planeten, deren Bahnebene durch die gravitative Anisotropie des Planeten eine prograde Drehung erfährt, die exakt so groß ist wie die jahreszeitliche Änderung des Bahnwinkels (Wahre Anomalie) des Planeten um die Sonne. Dadurch bleibt der Sonneneinfallswinkel auf die Bahnebene, der sogenannte Beta-Winkel, über die Jahreszeiten konstant.
Für die Erde bedeutet das, dass sich die Orbitalebene eines Satelliten in einem Jahr (Umlaufzeit der Erde um die Sonne) einmal um die Erde dreht.
Davon zu unterscheiden ist eine planetensynchrone Umlaufbahn um die Sonne, z. B. in einem durch die Lagrange-Punkte vorgegebenen Orbit.
Ohne Störungen umkreist ein Satellit die Erde auf einer Ebene, die fest im Raum orientiert ist (rote Kurve in Abbildung 1). Die störende Erdabplattung bewirkt jedoch eine Drehung der Bahnebene und führt so zu einer Verschiebung der Rektaszension des aufsteigenden Knotens. Bei Bahnen entgegen der Erdrotation (d. h. bei Inklinationen > 90°, sogenannte retrograde Bahnen) ist diese Bahnebendrehung gleichsinnig zur Erdrotation.
Die Drehgeschwindigkeit der Bahnebene ist umso größer, je mehr die Inklination von einer Polarbahn abweicht und je geringer die Bahnhöhe (vgl. Berechnung unten) ist. Bei geeigneter Wahl von Inklination und Bahnhöhe dreht sich die Bahn gerade so viel, dass sie die Erde einmal pro Jahr umläuft (grüne Kurve in Abbildung 1).
Bei einem SSO passiert der Nadirpunkt eines Satelliten einen Punkt auf der Oberfläche des Planeten immer zur selben Ortszeit, wenn die geographische Breite des Ortes innerhalb des Bereiches liegt, der durch die Inklination seiner Bahn begrenzt wird. Aufgrund der konstanten Ortszeit des Überfluges lassen sich Beobachtungen von verschiedenen Tagen gut miteinander vergleichen, da sich bei ähnlichem Einfallswinkel der Sonnenstrahlen (nicht: identischem Einfallswinkel ...; wegen des zusätzlichen Einflusses der Jahreszeiten auf den Sonnenstand) die Reflexion von Oberflächen kaum verändert.
Als neues Satellitenbahnelement legt die Ortszeit des aufsteigenden Knotens (englisch Local Time of Ascending Node, LTAN) die Ortszeit des Überflugs fest.
Wenn sich ein Satellit entlang der Dämmerungszone zwischen Tag und Nacht bewegt, dann lässt sich auf optischen Aufnahmen die Höhe von Objekten aus der Länge ihres Schattens ableiten. Wenn der Satellit zusätzlich die Erde so umkreist, dass er den Erdschatten nicht passiert (um 6 h LTAN, Inklination höhenabhängig zwischen 101,39° und 115.47°[1]), so kann er ständig von Solarzellen mit Energie versorgt werden. Batterien an Bord sind dann nur für die Startphase oder bei Verlust der Lagekontrolle erforderlich.
Einsatzbeispiele:
Die Präzession eines sonnensynchronen Orbits berechnet sich als:
mit:
Berücksichtigt man die Abhängigkeit der Umlaufgeschwindigkeit vom Orbitradius (Abbildung 4), so ergibt sich der in Abbildung 3 dargestellte Zusammenhang zwischen Inklination und Bahnhöhe :
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