Začátek v roce 1950 se Sputnik, Vostok a Mercury, lidské bytosti se začaly „slip z pout Země“. A na nějakou dobu, všechny naše mise byly to, co je známé jako Low-Earth Orbit (LEO). V průběhu času, s misí Apollo a deep space mise zahrnující robotické kosmické lodi (jako mise Voyager), začali jsme se pustit za, dosažení Měsíce a dalších planet Sluneční Soustavy.
ale velká většina misí do vesmíru v průběhu let – ať už se crewed nebo uncrewed-byla na nízké oběžné dráze Země., Právě zde sídlí obrovské množství komunikačních, navigačních a vojenských satelitů země. A právě zde provádí Mezinárodní kosmická stanice (ISS) své operace, kam dnes míří i většina posádkových misí. Tak co je LEO a proč jsme tak v úmyslu posílat věci tam?
definice:
technicky jsou objekty na nízké oběžné dráze Země v nadmořské výšce mezi 160 až 2 000 km (99 až 1200 mi) nad zemským povrchem., Jakýkoli objekt pod touto nadmořskou výškou bude trpět orbitálním rozpadem a rychle sestoupí do atmosféry, buď spálí nebo se zhroutí na povrchu. Objekty v této nadmořské výšce mají také orbitální období (tj. čas, který jim bude trvat na oběžné dráze Země jednou) mezi 88 a 127 minutami.
Objekty, které jsou v nízké oběžné dráze podléhají atmosférické táhnout, protože jsou stále ještě v horních vrstvách atmosféry Země – konkrétně v termosféře (80 – 500 km; 50 – 310 mi), theremopause (500-1000 km; 310-620 mi), a exosféra (1000 km; 620 mi, a mimo ni). Čím vyšší je oběžná dráha objektu, tím nižší je 1atmosférická hustota a odpor.,
Nicméně, za 1000 km (620 mi), objekty se budou vztahovat na Země Van allenovy Radiační Pásy – zóna nabité částice, které sahá do vzdálenosti 60 000 km od Zemského povrchu. V těchto pásech byly sluneční vítr a kosmické paprsky zachyceny magnetickým polem Země, což vedlo k různým úrovním záření. Proto se mise na LEO zaměřují na postoje mezi 160 až 1000 km (99 až 620 mi).
charakteristika:
v termosféře, termopauze a exosféře se atmosférické podmínky liší., Například spodní část termosféry (od 80 do 550 kilometrů; 50 až 342 mi) obsahuje ionosféru, která je tak pojmenována, protože v atmosféře jsou částice ionizovány slunečním zářením. Výsledkem je, že každá kosmická loď obíhající v této části atmosféry musí být schopna odolat úrovním UV a tvrdého iontového záření.
teploty v této oblasti se také zvyšují s výškou, což je způsobeno extrémně nízkou hustotou jeho molekul., Takže zatímco teploty v termosféře mohou stoupat až na 1500 °C (2700 ° F), rozestup molekul plynu znamená, že by se necítil horký člověku, který byl v přímém kontaktu se vzduchem. V této nadmořské výšce jsou také známy jevy známé jako Aurora Borealis a Aurara Australis.
Exosféra, která je nejvzdálenější vrstvou Zemské atmosféry, sahá od exobase a splývá s prázdnotou vesmíru, kde není atmosféra., Tato vrstva se skládá hlavně z velmi nízké hustoty vodíku, helia a několik těžších molekul, včetně dusíku, kyslíku a oxidu uhličitého (které jsou blíže k exobase).
pro udržení nízké oběžné dráhy Země musí mít objekt dostatečnou orbitální rychlost. Pro objekty, v nadmořské výšce 150 km a výše, orbitální rychlost 7,8 km (4.84 km) za sekundu (28,130 km/h; 17,480 mph) musí být zachována. To je o něco méně, než je úniková rychlost se potřeboval dostat na oběžnou dráhu, což je 11,3 km (7 mil) za sekundu (40,680 km/h; 25277 mph).,
Navzdory skutečnosti, že gravitace ve LVU není výrazně menší než na povrchu Země (asi 90%), lidé a objekty na oběžné dráze jsou ve stavu neustálého volného pádu, který vytváří pocit beztíže.
použití LEO:
v této historii průzkumu vesmíru byla drtivá většina lidských misí na nízké oběžné dráze Země. Mezinárodní kosmická stanice také obíhá v LEO, mezi nadmořskou výškou 320 a 380 km (200 a 240 mi). A LEO je místo, kde je nasazena a udržována většina umělých družic., Důvody jsou poměrně jednoduché.
pro jednoho by nasazení raket a raketoplánů do nadmořských výšek nad 1000 km (610 mi) vyžadovalo výrazně více paliva. A v rámci LEO, komunikačních a navigačních satelitů, stejně jako vesmírných misí, dochází k velké šířce pásma a nízkému časovému zpoždění komunikace (aka. zpoždění).
Pro pozorování Země a špionážní satelity, LEO je stále dostatečně nízká, aby se dobré podívat se na povrch Země a vyřešit velké objekty a počasí vzory na povrchu., Nadmořská výška také umožňuje rychlé orbitální období (o něco více než jednu hodinu až dvě hodiny), což jim umožňuje prohlížet stejnou oblast na povrchu vícekrát za jediný den.
a samozřejmě v nadmořských výškách mezi 160 A 1000 km od zemského povrchu objekty nepodléhají intenzivnímu záření Van Allenových pásů. Stručně řečeno, LEO je nejjednodušší, nejlevnější a nejbezpečnější místo pro rozmístění družic, vesmírných stanic, a posádkou vesmírné mise.,
Problémy s Space Debris:
Kvůli jeho popularitě jako destinace pro satelity a vesmírné mise, a zvýšení ve vesmíru trh v posledních několika desetiletích, LEO je také stále přetížené s kosmické smetí. To má podobu vyřazených raketových stupňů, nefunkčních satelitů a trosek vytvořených kolizemi mezi velkými kusy trosek.
existence tohoto pole trosek v LEO vedla v posledních letech k rostoucímu znepokojení, protože srážky při vysokých rychlostech mohou být pro vesmírné mise katastrofické., A s každou kolizí, další nečistoty je vytvořen, vytváří destruktivní cyklus známý jako Kessler Efekt – který je pojmenovaný po NASA vědec Donald J. Kessler, který poprvé navrhl v roce 1978.
V roce 2013, NASA odhaduje, že tam mohou být, stejně jako 21,000 krámy větší než 10 cm, 500,000 částic mezi 1 a 10 cm, a více než 100 milionů menší než 1 cm. V důsledku toho byla v posledních desetiletích přijata řada opatření ke sledování, prevenci a zmírnění vesmírných nečistot a kolizí.,
například v roce 1995 se NASA stala první kosmickou agenturou na světě, která vydala soubor komplexních pokynů, jak zmírnit orbitální trosky. V roce 1997 reagovala americká vláda vývojem standardních postupů zmírňování orbitálních úlomků na základě pokynů NASA.
NASA také zřídila Úřad pro orbitální úlomky, který koordinuje s dalšími federálními odděleními sledování vesmírných úlomků a řešení poruch způsobených kolizemi., Kromě toho, US Space Surveillance Network v současné době sleduje přibližně 8000 obíhající objekty, které jsou považovány za nebezpečí kolize, a poskytuje kontinuální proudění oběžné dráze údajů pro různé agentury.
Evropské Kosmické Agentury (ESA) Prostor Nečistoty Úřad také udržuje Databáze a Informační Systém Charakterizující Objekty v Prostoru (DISKOTÉKY), který poskytuje informace o zahájení detaily, orbitální historie, fyzikální vlastnosti a poslání popisy pro všechny objekty v současné době sledován ESA., Tato databáze je mezinárodně uznávaná a je používána téměř 40 agenturami, organizacemi a společnostmi po celém světě.
již více než 70 let je oběžná dráha s nízkou zeminou hřištěm lidských vesmírných schopností. Příležitostně jsme se odvážili za hřištěm a dále do sluneční soustavy (a dokonce i mimo ni). V nadcházejících desetiletích, mnohem větší aktivita se očekává, že se uskuteční ve LVU, která zahrnuje nasazení více satelitů cubesats, pokračování operací na palubě ISS, a dokonce i letecký cestovní ruch.,
Netřeba dodávat, že toto zvýšení aktivity bude vyžadovat, aby jsme něco udělat všechny nevyžádané prostupující prostor pruhy. S více kosmickými agenturami, soukromými leteckými společnostmi a dalšími účastníky, kteří chtějí LEO využít, bude třeba provést nějaké vážné vyčištění. A některé další protokoly budou jistě muset být vyvinuty, aby se ujistil, že zůstane čistý.
napsali jsme mnoho zajímavých článků o obíhání země zde ve vesmíru dnes. Tady je to, co je oběžná dráha Země?, Jak Vysoký je prostor?, Kolik satelitů je ve vesmíru?,, Severní a Jižní světla – Co je Aurora? a co je Mezinárodní vesmírná stanice?
Pokud byste chtěli více informací o nízké oběžné dráze Země, podívejte se na typy oběžné dráhy z webových stránek Evropské kosmické agentury. Také zde je odkaz na článek NASA o nízké oběžné dráze Země.
také jsme zaznamenali celou epizodu obsazení astronomie o obcházení sluneční soustavy. Poslouchejte, epizoda 84: obcházení sluneční soustavy.