Begynnelsen på 1950-tallet med Sputnik, Vostok og Kvikksølv programmer, menneskelige vesener begynte å «skli den sure obligasjoner av Jorden». Og for en tid, er alle våre oppdrag var det som er kjent som Lav-Earth Orbit (LEO). Over tid, med Apollo oppdrag og deep space oppdrag som involverer robot romskip (som Voyager oppdrag), begynte vi å våge utenfor, og nådde Månen og andre planeter i solsystemet.
Men i det store, det store flertallet av oppdragene til plass i løpet av årene – enten de er bemannet eller uncrewed – har vært for Lav Bane rundt Jorda., Det er her at Jorden er stort utvalg av kommunikasjon, navigasjon og militære satellitter bor. Og det er her at den Internasjonale romstasjonen (ISS) driver sin virksomhet, som er også der de fleste av mannskap oppdrag i dag gå. Så akkurat det er LEO og hvorfor er vi så innstilt på å sende ting det?
Definisjon:
Teknisk, objekter i lav bane rundt Jorda er på en høyde på mellom 160 og 2000 km (99 til 1200 mi) over Jordens overflate., Ethvert objekt under denne høyden vil være å lide fra orbital decay og vil raskt ned i atmosfæren, enten brenner opp eller krasje på overflaten. Objekter som befinner seg i denne høyden har også en orbital periode (dvs. den tid det vil ta dem å bane rundt Jorden en gang) på mellom 88 og 127 minutter.
Objekter som er i en lav bane rundt Jorda er underlagt atmosfæriske dra siden de er fortsatt i øvre lag av Jordens atmosfære – spesielt thermosphere (80 – 500 km, 50 – 310 mi), theremopause (500-1000 km, 310-620 mi), og «exosphere» – (1000 km; 620 mi, og utover). Den høyere objektets bane, jo lavere 1atmospheric tetthet og dra.,
Men utover 1000 km (620 mi), objekter vil være gjenstand for Jordens Van Allen-Stråling Belter – en sone av ladede partikler som strekker seg ut til en avstand på 60.000 km fra Jordens overflate. I disse belter, solvinden og de kosmiske strålene som har blitt fanget av Jordens magnetfelt, som fører til varierende nivåer av stråling. Derfor hvorfor oppdrag å LEO mål for holdninger mellom 160 til 1000 km (99 620 mi).
Egenskaper:
Innenfor thermosphere, thermopause og «exosphere», atmosfæriske forholdene kan variere., For eksempel, den nedre delen av thermosphere (fra 80 til 550 kilometer; 50 342 mi) inneholder ionosfæren, som er så kalt fordi det er her i atmosfæren at partikler som er ionisert av solstråling. Som et resultat, noen romfartøy i bane rundt innenfor denne delen av atmosfæren må være i stand til å tåle nivåer av UV og hardt ion-stråling.
Temperaturer i denne regionen også øke med høyden, som er på grunn av den svært lave tettheten av sin molekyler., Så mens temperaturene i thermosphere kan stige så høyt som til 1500 °C (2700 °F), avstanden mellom gass molekyler betyr at det ikke ville føle seg varm til et menneske som var i direkte kontakt med luft. Det er også på denne høyden at fenomenet kjent som Aurora Borealis og Aurara Australis er kjent for å ta plass.
«exosphere», som er det ytterste laget av Jordens atmosfære, strekker seg fra exobase og fusjonerer med tomheten av verdensrommet, hvor det er ingen atmosfære., Dette laget er i hovedsak sammensatt av svært lave tettheter av hydrogen, helium og flere tyngre molekyler blant annet nitrogen, oksygen og karbondioksid (som er nærmere exobase).
for å opprettholde en Lav Bane rundt Jorda, et objekt må ha en tilstrekkelig orbital hastighet. For objekter i en høyde på 150 km og over, en orbital hastighet på 7,8 km (4.84 mi) per sekund (28,130 km/h; 17,480 mph) må opprettholdes. Dette er noe mindre enn escape velocity som trengs for å komme inn i en bane, som er 11.3 kilometer (7 km) per sekund (40,680 km/h; 25277 mph).,
til Tross for det faktum at tyngdekraften i LEO er ikke vesentlig mindre enn på overflaten av Jorden (ca 90%), mennesker og objekter i bane er i en konstant tilstand av fritt fall, som skaper følelsen av vektløshet.
Bruker av LEO:
I denne historien om utforsking av verdensrommet, de aller fleste av menneskelig oppdrag har vært å Low Earth Orbit. Den Internasjonale romstasjonen også baner i LEO, mellom en høyde på over 320 og 380 km (200 og 240 mi). Og LEO er der de fleste av kunstige satellitter implementeres og vedlikeholdes., Årsakene til dette er ganske enkel.
For en, utplassering av raketter og romferger til høyder over 1000 km (610 mi) ville kreve betydelig mer drivstoff. Og innen LEO, kommunikasjon og navigasjon satellitter, samt romferder, oppleve høy båndbredde og lite kommunikasjon tidsintervall (aka. ventetid).
For Earth observation og spy satellitter, LEO er fortsatt lav nok til å få en god titt på overflaten av Jorden og løse store gjenstander og været på overflaten., Høyden som også gir mulighet for rask orbital perioder (litt over en time til to timer lang), som tillater dem å være i stand til å vise det samme området på overflaten flere ganger i løpet av en enkelt dag.
Og selvfølgelig, i høyder mellom 160 og 1000 km fra Jordens overflate, gjenstander er ikke gjenstand for intens stråling av Van Allen-Beltene. Kort sagt, LEO er den enkleste, billigste og sikreste sted for distribusjon av satellitter, romstasjoner, og mannskap romferder.,
Problemer med Plass Rusk:
på Grunn av sin popularitet som reisemål for satellitter og romferder, og med økt plass lanserer i løpet av de siste tiårene, LEO er også stadig mer overfylte med plass rusk. Dette tar form av kasserte rakett stadier, ikke-fungerende satellitter, og rusk som er opprettet av kollisjoner mellom store biter av rusk.
eksistensen av denne rusk feltet i LEO har ført til en økende bekymring i de senere årene, siden kollisjoner i høy fart kan være katastrofale for romferder., Og med hver kollisjon, mer rusk er skapt, og skaper en destruktiv syklus kjent som Kessler Effekt – som er oppkalt etter NASA-forskeren Donald J. Kessler, som først foreslo det i 1978.
I 2013, NASA beregnet at det kan være så mye som 21,000 biter av junk større enn 10 cm, 500,000 partikler mellom 1 og 10 cm, og mer enn 100 millioner kroner mindre enn 1 cm. Som et resultat, har i de siste tiårene, og en rekke tiltak er iverksatt for å overvåke, forebygge og dempe plass rusk og kollisjoner.,
For eksempel, i 1995, NASA ble den første space agency i verden til å utstede et sett av et omfattende sett retningslinjer på hvordan å redusere orbital debris. I 1997, har den AMERIKANSKE Regjeringen svarte med å utvikle Orbital Debris Avbøtende Standard Praksis, basert på NASA retningslinjer.
NASA har også etablert Orbital Debris Program Office, som koordinerer med andre føderale etater for å overvåke plass rusk og håndtere forstyrrelser forårsaket av kollisjoner., I tillegg, US Space Surveillance Network for tiden overvåker noen 8,000 i bane rundt objektene som er vurdert kollisjon farer, og gir en kontinuerlig strøm av bane data til ulike etater.
The European Space Agency (ESA) Verdensrommet Rusk Office også opprettholder Databasen og informasjonssystemer Karakterisering av Objekter i Verdensrommet (DISKOTEK), som gir informasjon om lansering detaljer, orbital historier, fysiske egenskaper og misjon beskrivelser av alle objektene i dag spores av ESA., Denne databasen er internasjonalt anerkjent og brukes av nesten 40 etater, organisasjoner og selskaper over hele verden.
For over 70 år, Lav Bane rundt Jorda har vært lekeplassen av menneskelig romfartsteknologi. På anledning, vi har våget seg utenfor lekeplass og lenger ut i solsystemet (og enda lenger). I de kommende tiårene, en god del mer aktivitet er forventet å finne sted i LEO, som omfatter distribusjon av flere satellitter, cubesats, videreført virksomhet om bord på ISS, og selv aerospace turisme.,
Unødvendig å si, denne økningen i aktivitet vil kreve at vi gjør noe med all søppel som infiltrerer plass baner. Med mer plass etater, private flyindustri, og andre aktører som ønsker å dra nytte av LEO, noen alvorlige opprydding må finne sted. Og noen flere protokoller vil helt sikkert trenger å være utviklet for å sørge for at det holder seg rent.
Vi har skrevet mange interessante artikler om i bane rundt Jorden her i Universet i Dag. Her er Hva som er i Bane rundt Jorden?, Hvor stort er Rommet? Hvor Mange Satellitter i Verdensrommet?, Den Nordlige og Sørlige Lys – Hva er Nordlys? og Hva er den Internasjonale romstasjonen?
Hvis du ønsker mer info på low Earth orbit, sjekk ut hvilke typer bane fra European Space Agency nettstedet. Her er også en link til NASA ‘ s artikkel om Lav Bane rundt Jorda.
Vi har også spilt inn en hel episode av Astronomi Kasta alle om å Komme seg Rundt i solsystemet. Hør her, Episode 84: å Komme seg Rundt i solsystemet.