począwszy od lat 50., wraz z programami Sputnik, Wostok i Mercury, ludzie zaczęli „ślizgać się z gburowatymi więzami Ziemi”. Przez pewien czas wszystkie nasze misje były znane jako Low-Earth Orbit (LEO). Z biegiem czasu, wraz z misjami Apollo i głębokimi misjami kosmicznymi z udziałem zrobotyzowanych statków kosmicznych (jak misje Voyager), zaczęliśmy wyruszać dalej, docierając na Księżyc i inne planety Układu Słonecznego.
ale ogólnie, zdecydowana większość misji w kosmos na przestrzeni lat – czy to z załogą czy bez – była na niskiej orbicie okołoziemskiej., To tutaj znajduje się szeroki wachlarz ziemskich satelitów komunikacyjnych, nawigacyjnych i wojskowych. I to tutaj swoją działalność prowadzi Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS), gdzie również odbywa się większość misji załogowych. Więc czym jest LEO i dlaczego tak bardzo chcemy tam wysyłać rzeczy?
definicja:
technicznie obiekty na niskiej orbicie okołoziemskiej znajdują się na wysokości od 160 do 2000 km nad powierzchnią ziemi., Każdy obiekt poniżej tej wysokości będzie cierpiał z powodu rozpadu orbitalnego i gwałtownie zejdzie do atmosfery, albo spali się, albo rozbije się na powierzchni. Obiekty na tej wysokości mają również okres orbitalny (tj. czas, jaki zajmie im orbita Ziemi raz) między 88 a 127 minut.
obiekty znajdujące się na niskiej orbicie okołoziemskiej podlegają oporowi atmosferycznemu, ponieważ nadal znajdują się w górnych warstwach atmosfery ziemskiej-w szczególności termosfery (80-500 km; 50-310 Mil), teremopause (500-1000 km; 310-620 mil) i egzosfery (1000 km; 1000 km).620 mi i dalej). Im wyższa Orbita obiektu, tym niższa gęstość i opór 1atmosfery.,
jednak poza 1000 km (620 Mil) obiekty będą podlegać pasom promieniowania Ziemi Van Allena – strefie naładowanych cząstek, która rozciąga się w odległości 60 000 km od powierzchni Ziemi. W pasach tych wiatr słoneczny i promienie kosmiczne zostały uwięzione przez pole magnetyczne Ziemi, co prowadzi do różnych poziomów promieniowania. Stąd misje do LEO mają na celu osiągnięcie odległości od 160 do 1000 km (99 do 620 mi).
charakterystyka:
w termosferze, termopauzie i egzosferze warunki atmosferyczne są zróżnicowane., Na przykład dolna część termosfery (od 80 do 550 KM; 50 do 342 Mil) zawiera jonosferę, która jest tak nazwana, ponieważ to tutaj w atmosferze cząstki są jonizowane przez promieniowanie słoneczne. W rezultacie każdy statek kosmiczny orbitujący w tej części atmosfery musi być w stanie wytrzymać poziom promieniowania UV i twardych jonów.
temperatury w tym regionie również rosną wraz z wysokością, co wynika z niezwykle niskiej gęstości jego cząsteczek., Tak więc, podczas gdy temperatura w termosferze może wzrosnąć nawet do 1500 °C (2700 °F), odstępy cząsteczek gazu oznaczają, że nie byłoby to gorące dla człowieka, który miał bezpośredni kontakt z powietrzem. To właśnie na tej wysokości zachodzą zjawiska znane jako Aurora Borealis i Aurara Australis.
Egzosfera, która jest zewnętrzną warstwą atmosfery ziemskiej, rozciąga się z egzobazy i łączy się z pustką przestrzeni kosmicznej, gdzie nie ma atmosfery., Warstwa ta składa się głównie z bardzo niskiej gęstości wodoru, helu i kilku cięższych cząsteczek, w tym azotu, tlenu i dwutlenku węgla (które są bliżej egzobazy).
aby utrzymać niską orbitę okołoziemską, obiekt musi mieć wystarczającą prędkość orbitalną. Dla obiektów na wysokości 150 km i powyżej, prędkość orbitalna 7,8 km/s (28,130 km / h; 17,480 mph) musi być utrzymana. Jest to nieco mniej niż prędkość ucieczki potrzebna do wejścia na orbitę, która wynosi 11,3 km / s (40,680 km / h; 25277 mph).,
pomimo faktu, że przyciąganie grawitacji w LEO nie jest znacznie mniejsze niż na powierzchni Ziemi (około 90%), ludzie i Obiekty na orbicie są w stałym stanie swobodnego spadania, co stwarza poczucie nieważkości.
zastosowania LEO:
w tej historii eksploracji kosmosu, zdecydowana większość ludzkich misji była na niskiej orbicie okołoziemskiej. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna również orbituje w LEO, na wysokości od 320 do 380 km (200 i 240 mil). LEO jest miejscem, gdzie rozmieszczana i utrzymywana jest większość sztucznych satelitów., Przyczyny tego są dość proste.po pierwsze, rozmieszczenie rakiet i promów kosmicznych na wysokościach powyżej 1000 km (610 Mil) wymagałoby znacznie więcej paliwa. W ramach LEO satelity komunikacyjne i nawigacyjne, a także misje kosmiczne, doświadczają wysokiej przepustowości i niskiego opóźnienia komunikacji (aka. latencji).
W przypadku satelitów obserwacyjnych i szpiegowskich LEO jest wystarczająco niski, aby dobrze przyjrzeć się powierzchni Ziemi i rozwiązać duże obiekty i wzorce pogodowe na powierzchni., Wysokość pozwala również na szybkie okresy orbitalne (nieco ponad godzinę do dwóch godzin), co pozwala im na oglądanie tego samego regionu na powierzchni wiele razy w ciągu jednego dnia.
i oczywiście, na wysokościach od 160 do 1000 km od powierzchni Ziemi, obiekty nie podlegają intensywnemu promieniowaniu pasów Van Allena. Krótko mówiąc, LEO jest najprostszym, najtańszym i najbezpieczniejszym miejscem do rozmieszczania satelitów, stacji kosmicznych i załogowych misji kosmicznych.,
problemy ze śmieciami kosmicznymi:
ze względu na swoją popularność jako miejsce docelowe dla satelitów i misji kosmicznych, a także ze wzrostem liczby startów w przestrzeni kosmicznej w ciągu ostatnich kilku dekad, LEO staje się coraz bardziej zatłoczony szczątkami kosmicznymi. Ma to postać odrzuconych etapów rakietowych, niedziałających satelitów i gruzu powstałego w wyniku kolizji między dużymi kawałkami gruzu.
istnienie tego pola szczątków w LEO wywołało w ostatnich latach coraz większe obawy, ponieważ kolizje z dużymi prędkościami mogą być katastrofalne dla misji kosmicznych., Z każdą kolizją powstają dodatkowe odłamki, tworząc niszczycielski cykl znany jako efekt Kesslera-nazwany na cześć naukowca NASA Donalda J. Kesslera, który po raz pierwszy zaproponował go w 1978 roku.
w 2013 roku NASA oszacowała, że może być nawet 21 000 kawałków śmieci większych niż 10 cm, 500 000 cząstek o średnicy od 1 do 10 cm, a ponad 100 milionów mniejszych niż 1 cm. W rezultacie w ostatnich dziesięcioleciach podjęto liczne środki w celu monitorowania, zapobiegania i łagodzenia kosmicznych śmieci i kolizji.,
na przykład w 1995 roku NASA stała się pierwszą Agencją Kosmiczną na świecie, która wydała zestaw kompleksowych wytycznych dotyczących łagodzenia zanieczyszczeń orbitalnych. W 1997 roku rząd USA zareagował, opracowując standardowe praktyki łagodzenia szczątków orbitalnych, oparte na wytycznych NASA.
NASA utworzyła również Biuro Programu Orbital Debris, które koordynuje z innymi departamentami federalnymi w celu monitorowania śmieci kosmicznych i radzenia sobie z zakłóceniami spowodowanymi kolizjami., Ponadto amerykańska sieć nadzoru kosmicznego monitoruje obecnie około 8000 obiektów orbitujących, które są uważane za zagrożenia kolizją, i zapewnia stały przepływ danych o orbicie do różnych agencji.
Biuro Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) prowadzi również bazę danych i system informacyjny charakteryzujący obiekty w kosmosie (DISCOS), który dostarcza informacji o szczegółach startu, historii orbitali, właściwościach fizycznych i opisach misji dla wszystkich obiektów obecnie śledzonych przez ESA., Ta baza danych jest rozpoznawana na całym świecie i jest używana przez prawie 40 agencji, organizacji i firm na całym świecie.
od ponad 70 lat niska Orbita ziemska jest placem zabaw dla ludzkich możliwości kosmicznych. Okazjonalnie wyruszyliśmy poza plac zabaw i dalej w układ słoneczny(a nawet poza). W nadchodzących dziesięcioleciach oczekuje się znacznie większej aktywności w LEO, która obejmuje rozmieszczenie większej liczby satelitów, cubesatów, kontynuowanie operacji na pokładzie ISS, a nawet turystykę lotniczą.,
nie trzeba dodawać, że ten wzrost aktywności będzie wymagał, abyśmy zrobili coś z wszystkimi śmieciami przenikającymi pasy przestrzeni. Z większą liczbą agencji kosmicznych, prywatnych firm lotniczych i innych uczestników, którzy chcą skorzystać z LEO, konieczne będzie poważne sprzątanie. Niektóre dodatkowe protokoły z pewnością będą musiały zostać opracowane, aby upewnić się, że pozostają czyste.
napisaliśmy wiele ciekawych artykułów na temat orbitowania Ziemi tutaj w Universe Today. Jaka jest orbita Ziemi?, Jak wysoka jest przestrzeń?, Ile satelitów jest w kosmosie?,, Północne i Południowe światła-Co To jest Zorza polarna? a Czym Jest Międzynarodowa Stacja Kosmiczna?
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat niskiej orbity okołoziemskiej, sprawdź typy orbit na stronie Europejskiej Agencji Kosmicznej. Ponadto, tutaj jest link do artykułu NASA o niskiej orbicie okołoziemskiej.
nagraliśmy również cały odcinek Astronomii, opowiadający o poruszaniu się po Układzie Słonecznym. Odcinek 84: poruszanie się po Układzie Słonecznym.