Нискоземјина орбита

Нискоземјина орбита (НЗО) — околуземска орбита со период од 128 минути или помалку (прави барем 11,25 обиколки дневно) и занесеност помала од 0,25.^[1] Највеќето вештачки тела во вселената се во НЗО, на висина никогаш поголема од една третина од Земјиниот полупречник.^[2]

Споредба на орбитите за сателитско наведување и други тела што кружат околу Земјата.

Поимот НЗО-појас (НЗО-подрачје) се користи за просторот под висина од 2.000 км (околу една третина од Земјиниот полупречник).^[3] Телата во орбити кои минуваат низ ова подрачје, дури и ако имаат подалечен апогеј или се подорбитални, внимателно се следат поради ризикот од судирање со многу НЗО-сателити.

Сите досегашни вселенски станици со екипаж биле смстени во НЗО. Од 1968 до 1972 г. месечевите мисии на „Аполо“ испратиле луѓе подалеку од НЗО, но по прекинот на програмата ниеден вселенски лет со екипаж нема отидено подалеку од оваа орбита.

Навајжни одлики

НЗО се дефинира според висината.^[4][5][6] Висината на едно тело во елиптична орбита може значително да се менува долж орбитата. Дури и кај кружните орбити, висината над тлото може да се разликува за цели 30 км (особено кај поларните орбити) поради сплеснатоста на Земјата како сфероид и месната топографија. Иако дефиницијата според висина сама по себе не е неприкосновена, највеќето висини се движат во еден временски опсег од 128 минути бидејќи, според Третиот Кеплеров закон, ова одговара на голема полуоска од 8.413 км. Кај кружните орбити ова одговара на висина од 2.042 км над средниот Земјин полупречник , што е во склад со горната висинска граница на некои дефиниции за НЗО.

НЗО-појасот во некои извори се дефинира како просторното подрачје кое го зазема НЗО.^[3][7][8] Некои високоелиптични орбити може да минуваат низ НЗО-појасот близу нивната најмала висина (или перигеј) но не се во НЗО бидејќи нивната најголемата висина (или апогеј) надминува 2.000 км. Подорбиталните тела исто така да навлезат во НЗО-појасот, но не се во таа орбита бидејќи влегуваат во атмосферата. Разликата помеѓу НЗО и НЗО-појас е од особена важност за анализирање на можните судири помеѓу тела кои самите не се во НЗО, но може да се судрат со сателити или отпад во НЗО.

Орбитални особености

Средната орбитална брзина потребна за одржување на стабилна нискоземска орбита изнесува 7,8 км/с или 28.000 км/ч. Меѓутоа, ова зависи од точната висина на орбитата. Сметајќи за кружна орбита од 200 км, орбиталната брзина е 7,79 км/с, но над 1.500 км таа се намалува на 7,12 км/с.^[9] Брзинската промена (делта-v) на една носечка ракета потребна за навлегување во нискоземска орбита почнува околу 9,4 км/с.

Влечата на гравитацијата во НЗО е само малку помала отколку онаа на Земјината површина. Ова се должи на тоа што растојанието на НЗО од Земјината површина е многу помало од Земјиниот полупречник. Сепак, телото во орбита е во постојан слободен пад околу Земјата бидејќи таму Земјината тежа и центрифугалната сила се меѓусебно урамнотежени.^{[б 1]} Поради тоа, кружечките вселенските летала во орбита, а луѓето во нив постојано се во бестежинска состојба.

Телата во НЗО се соочуваат со атмосферски отпор од гасови во термосферата (околу 80–600 км над површината) или егзосферата (околу 600 км и повисоко), зависно од орбиталната висина. Поради овој атмосферски отпор, орбитите на сателити со висина под 300 км брзо се рапаѓаат. Телата во НЗО кружат околу Земјата помеѓу погустиот дел на атмосферата и некаде под внатрешниот Ван Аленов појас.

Екваторските нискоземски орбити (ЕНЗО) се вид на НЗО со мал наклон кон екваторот, кој овозможува повеќекратни посети на места на мала географска ширина на Земјата; потребно им е најмалку гориво под услов се насочат долж Земјиното вртење. Орбитите со многу голем наклон кон екваторот се нарекуваат поларни орбити или сончевосинхрони орбити.

Над НЗО е средноземската орбита (СЗО), наречена и преодна кружна орбита (ПКО), а уште повисоко е геостационарната орбита (ГЕО). Орбитите повисоко од ниската може да доведат до брзо расипување на електронските делови поради силното зрачење и набојување.

Во 2017 г. почнала да се среќава и т.н. „многунискоземска орбита“ (МНЗО). Овие орбити на висина под 450 км се условени од примената на нови технологии за повишување на орбитата бидејќи се распаѓаат пребрзо за да бидат стопански корисни.^[10][11]

Употреба

Приближно половина обиколка на Меѓународната вселенска станица.

Нискоземската орбита бара најмалку енергија за поставување на сателит. Овозможува голема проточност на информациите и мало задоцнување. Сателитите и вселенските станици во НЗО се попристапни за екипаж, опслужување и поправка.

НЗО се користи за комуникации бидејќи ставањето на сателит во неа бара помалку енергија, а на сателитот не му требаат толку моќни засилувачи за успешен пренос. Таков пример е телефонскиот систем „Иридиум“. Некои комуникациски сателити се сметени во многу повисоки геостационарни орбити и се движат со иста аголна брзина како Земјата, па делуваат како да се неподвижни над едно место на планетата.

Недостатоци

За разлика од геосинхроните сателити, оние во НЗО имаат мало видно поле и затоа можат да набљудуваат и општат со само со мал дел од Земјата во дадено време. Поради ова, потребна е мрежа (сплет или „соѕвездие“) на сателити за да се овозможи голема покриеност. Сателитите во подолните слоеви на НЗО исто така страдаат од брз орбитален распад и имаат потреба од повремено поместување за да одржуваат стабилна орбита или од замена со нови сателити.

Примери

• Меѓународната вселенска станица е во НЗО околу 400 до 420 км над Земјината површина,^[12] и ѝ треба дополнително поместување неколкупати годишно поради орбиталниот распад.
• Сателитскиот сплет на „Иридиум“ кружи на околу 780 км.
• Земјонабљудувачките сателити, наречени и сателити за далечинско истражување како извидувачки сателити и други сателити за снимање користат НЗО за да бидат поблиску до Земјата, со тоа добивајќи појасни слики. Највеќето вештачки сателити се во НЗО.^[13] Сателитите исто така можат да ја искористат постојаната осетленост на површината под нив преку сончевосинхрони НЗО-орбити на висина од околу 800 км и близуполарни наклони. Еден таков пример е „Енвисат“ (2002–2012).
• Вселенскиот телескоп „Хабл“ кружи на висина од 540 км над Земјата.
• Кинеската вселенска таница „Тјенгунг“ пуштена во април 2021 г. кружи на растојание од 340 до 450 км.

Вселенски отпад

Во НЗО почнува да се натрупува од вселенски отпад поради честите пуштања на тела во неа.^[14] Ова загрижува, бидејќи сударот при орбитална брзина може да биде опасен, па дури и смртоносен. Сударите би довеле до уште повеќе отпад, создавајќи домино-ефект наречен Кеслеров синдром. НАСА има Програма за орбитален отпад која следи преку 25.000 тела во НЗО поголеми од 10 см. Се проценува дека во орбитата има има 500.000 тела со пречник помеѓу 1 и 10 см, и 100 милиони парченца поголеми од 1 мм.^[15] Овие парченца се движат со брзина до 7,8 км/с (28.000 км/ч) и при удар можат да предизвикаат тешки оштетувања на леталото.^[16]

Поврзано

• Околуземски орбити
• Геостационарна орбита (ГЕО)
• Високоземска орбита (HEO)
• Средноземска орбита (СЗО)
• Високоелиптична орбита (ВЕО)
• Ван Аленов појас

Белешки

1. Важно е овде да се напомене дека „слободен пад“ по дефиниција подразбира дека гравитацијата е единствената сила која делува врз телото. Оваа дефиниција останува задоволена за пад околу Земјата, бидејќи другата сила (центрифугалната) е инерцијална сила.

Наводи

1. „Current Catalog Files“. Архивирано од изворникот 26 јуни 2018. Посетено на 13 јули 2018. LEO: Mean Motion > 11.25 & Eccentricity < 0.25
2. Sampaio, Jarbas; Wnuk, Edwin; Vilhena de Moraes, Rodolpho; Fernandes, Sandro (1 јануари 2014). „Resonant Orbital Dynamics in LEO Region: Space Debris in Focus“. Mathematical Problems in Engineering. 2014: Figure 1: Histogram of the mean motion of the cataloged objects. doi:10.1155/2014/929810. Архивирано од изворникот 1 октомври 2021. Посетено на 13 јули 2018.
3. „IADC Space Debris Mitigation Guidelines“ (PDF). INTER-AGENCY SPACE DEBRIS COORDINATION COMMITTEE: Issued by Steering Group and Working Group 4. септември 2007. Архивирано (PDF) од изворникот 17 јули 2018. Посетено на 17 јули 2018. Region A, Low Earth Orbit (or LEO) Region – spherical region that extends from the Earth's surface up to an altitude (Z) of 2,000 km
4. „Definition of LOW EARTH ORBIT“. Merriam-Webster Dictionary (англиски). Архивирано од изворникот 8 јули 2018. Посетено на 8 јули 2018.
5. „Frequently Asked Questions“ (англиски). FAA. Архивирано од изворникот 2 јуни 2020. Посетено на 14 февруари 2020. LEO refers to orbits that are typically less than 2,400 km (1,491 mi) in altitude.
6. Campbell, Ashley (10 јули 2015). „SCaN Glossary“ (англиски). NASA. Архивирано од изворникот 3 август 2020. Посетено на 12 јули 2018. Low Earth Orbit (LEO): A geocentric orbit with an altitude much less than the Earth's radius. Satellites in this orbit are between 80 and 2000 kilometers above the Earth's surface.
7. „What Is an Orbit?“. NASA (англиски). David Hitt : NASA Educational Technology Services, Alice Wesson : JPL, J.D. Harrington : HQ;, Larry Cooper : HQ;, Flint Wild : MSFC;, Ann Marie Trotta : HQ;, Diedra Williams : MSFC. 1 јуни 2015. Архивирано од изворникот 27 март 2018. Посетено на 8 јули 2018. LEO is the first 100 to 200 miles (161 to 322 km) of space.CS1-одржување: друго (link)
8. Steele, Dylan (3 мај 2016). „A Researcher's Guide to: Space Environmental Effects“. NASA (англиски). стр. 7. Архивирано од изворникот 17 ноември 2016. Посетено на 12 јули 2018. the low-Earth orbit (LEO) environment, defined as 200–1,000 km above Earth's surface
9. „LEO parameters“. www.spaceacademy.net.au. Архивирано од изворникот 11 февруари 2016. Посетено на 12 јуни 2015.
10. Crisp, N. H.; Roberts, P. C. E.; Livadiotti, S.; Oiko, V. T. A.; Edmondson, S.; Haigh, S. J.; Huyton, C.; Sinpetru, L.; Smith, K. L.; Worrall, S. D.; Becedas, J. (август 2020). „The Benefits of Very Low Earth Orbit for Earth Observation Missions“. Progress in Aerospace Sciences. 117: 100619. arXiv:2007.07699. Bibcode:2020PrAeS.11700619C. doi:10.1016/j.paerosci.2020.100619. S2CID 220525689. Архивирано од изворникот 19 март 2021. Посетено на 29 март 2021.
11. Messier, Doug (3 март 2017). „SpaceX Wants to Launch 12,000 Satellites“. Parabolic Arc. Архивирано од изворникот 22 јануари 2020. Посетено на 22 јануари 2018.
12. „Higher Altitude Improves Station's Fuel Economy“. NASA. Архивирано од изворникот 15 мај 2015. Посетено на 12 февруари 2013.
13. Holli, Riebeek (4 септември 2009). „NASA Earth Observatory“. earthobservatory.nasa.gov (англиски). Архивирано од изворникот 27 мај 2018. Посетено на 28 ноември 2015.
14. United Nations Office for Outer Space Affairs (2010). „Space Debris Mitigation Guidelines of the Committee on the Peaceful Uses of Outer Space“. Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC). Архивирано од изворникот на 2022-08-19. Посетено на 19 октомври 2021.
15. „ARES | Orbital Debris Program Office | Frequently Asked Questions“. NASA.gov. Архивирано од изворникот на 2 септември 2022. Посетено на 2 септември 2022.
16. Garcia, Mark (12 април 2015). „Space Debris and Human Spacecraft“. NASA.gov. Архивирано од изворникот на 8 септември 2022. Посетено на 2 септември 2022.

 Оваа статија содржи материјал во јавна сопственост од портали или документи од НАСА.