med början på 1950-talet med Sputnik, Vostok och Mercury-programmen började människor ”glida jordens sura bindningar”. Och för en tid var alla våra uppdrag det som kallas Lågjordisk bana (LEO). Med tiden, med Apollo uppdrag och deep space uppdrag som involverar robotic rymdfarkoster (som Voyager uppdrag), vi började våga bortom, når månen och andra planeter i solsystemet.
men i stort sett har de allra flesta uppdrag till rymden genom åren – vare sig de är besatta eller uncrewed – varit i Lågjordisk omloppsbana., Det är här som jordens stora utbud av kommunikation, navigering och militära satelliter bor. Och det är här som den internationella rymdstationen (ISS) bedriver sin verksamhet, vilket också är där majoriteten av besatta uppdrag idag går. Så vad är LEO och varför är vi så avsikt att skicka saker där?
Definition:
tekniskt sett är föremål i lågjordisk omloppsbana på en höjd av mellan 160 och 2000 km över jordens yta., Alla föremål under denna höjd kommer att drabbas av orbital förfall och kommer snabbt ner i atmosfären, antingen bränna upp eller kraschar på ytan. Objekt på denna höjd har också en orbital period (dvs den tid det tar dem att bana jorden en gång) mellan 88 och 127 minuter.
objekt som befinner sig i en lågjordisk bana är föremål för atmosfärisk drag eftersom de fortfarande ligger inom de övre skikten av jordens atmosfär-speciellt termosfären (80 – 500 km; 50 – 310 mi), theremopause (500-1000 km; 310-620 mi) och exosfären (1000 km; 620 mi och bortom). Ju högre objektets bana, desto lägre 1atmosfärisk densitet och dra.,
men bortom 1000 km kommer föremål att bli föremål för jordens Van Allen-Strålningsbälten – en zon av laddade partiklar som sträcker sig till ett avstånd av 60 000 km från jordens yta. I dessa bälten har solvind och kosmiska strålar fångats av jordens magnetfält, vilket leder till varierande strålningsnivåer. Varför uppdrag att LEO mål för attityder mellan 160 till 1000 km (99 620 mi).
egenskaper:
inom termosfären, termopausen och exosfären varierar atmosfäriska förhållanden., Till exempel innehåller den nedre delen av termosfären (från 80 till 550 kilometer; 50 till 342 mi) jonosfären, som är så namngiven eftersom det är här i atmosfären att partiklar joniseras av solstrålning. Som ett resultat måste alla rymdfarkoster som kretsar i denna del av atmosfären kunna motstå nivåerna av UV-och hård jonstrålning.
temperaturer i denna region ökar också med höjd, vilket beror på den extremt låga densiteten hos dess molekyler., Så medan temperaturen i termosfären kan stiga så högt som 1500 °C (2700 °F), betyder avståndet mellan gasmolekylerna att det inte skulle kännas varmt för en människa som var i direkt kontakt med luften. Det är också på denna höjd att fenomenen Aurora Borealis och Aurara Australis är kända för att äga rum.
exosfären, som är det yttersta lagret av jordens atmosfär, sträcker sig från exobasen och går samman med tomheten i yttre rymden, där det inte finns någon atmosfär., Detta skikt består huvudsakligen av extremt låga densiteter av väte, helium och flera tyngre molekyler inklusive kväve, syre och koldioxid (som är närmare exobas).
för att upprätthålla en omloppsbana med låg jord måste ett objekt ha en tillräcklig orbitalhastighet. För objekt på en höjd av 150 km eller högre måste en orbitalhastighet på 7,8 km per sekund (28,130 km/h; 17,480 mph) bibehållas. Detta är något mindre än den flykthastighet som behövs för att komma in i omloppsbana, vilket är 11,3 kilometer (7 miles) per sekund (40,680 km/h; 25277 mph).,
trots att tyngdkraften i LEO inte är signifikant mindre än på jordens yta (cirka 90%), är människor och föremål i omloppsbana i ett konstant tillstånd av fritt fall, vilket skapar känslan av tyngdlöshet.
användningar av LEO:
i denna historia av utforskning av rymden har de allra flesta mänskliga uppdrag varit i låg omloppsbana runt jorden. Den Internationella rymdstationen också banor i LEO, mellan en höjd av 320 och 380 km (200 och 240 min). Och LEO är där majoriteten av artificiella satelliter distribueras och underhålls., Anledningen till detta är ganska enkelt.
för en, utplacering av raketer och rymdfärjor till höjder över 1000 km (610 mi) skulle kräva betydligt mer bränsle. Och inom LEO, kommunikations-och navigationssatelliter, samt rymduppdrag, upplever hög bandbredd och låg kommunikationstid (aka. latens).
för jordobservation och spionsatelliter är LEO fortfarande tillräckligt låg för att få en bra titt på jordens yta och lösa stora föremål och vädermönster på ytan., Höjden möjliggör också snabba omloppsperioder (lite över en timme till två timmar lång), vilket gör det möjligt för dem att kunna se samma region på ytan flera gånger på en enda dag.
och naturligtvis, på höjder mellan 160 och 1000 km från jordens yta, är föremål inte föremål för den intensiva strålningen av Van Allen-Bälten. Kort sagt, LEO är den enklaste, billigaste och säkraste platsen för utplacering av satelliter, rymdstationer och besättning rymduppdrag.,
problem med rymdskrot:
på grund av dess popularitet som destinationer för satelliter och rymduppdrag, och med ökningar i rymdlanseringar under de senaste decennierna blir LEO också alltmer överbelastad med rymdskrot. Detta sker i form av kasserade raketfaser, icke-fungerande satelliter och skräp som skapas av kollisioner mellan stora bitar av skräp.
förekomsten av detta skräpfält i LEO har lett till växande oro under de senaste åren, eftersom kollisioner vid höghastigheter kan vara katastrofala för rymduppdrag., Och med varje kollision skapas ytterligare skräp, vilket skapar en destruktiv cykel som kallas Kessler-effekten – som är uppkallad efter NASA-forskaren Donald J. Kessler, som först föreslog det 1978.
under 2013 uppskattade NASA att det kan finnas så mycket som 21 000 bitar skräp större än 10 cm, 500 000 partiklar mellan 1 och 10 cm och mer än 100 miljoner mindre än 1 cm. Som ett resultat har det under de senaste decennierna vidtagits många åtgärder för att övervaka, förebygga och mildra rymdskrot och kollisioner.,
till exempel, 1995, NASA blev den första rymdorganisationen i världen att utfärda en uppsättning omfattande riktlinjer om hur man kan mildra orbital skräp. I 1997 svarade den amerikanska regeringen genom att utveckla Orbital Debris Mitigation Standard Practices, baserat på NASA: s riktlinjer.
NASA har också etablerat Orbital Debris Program Office, som samordnar med andra federala avdelningar för att övervaka rymdskrot och hantera störningar som orsakas av kollisioner., Dessutom övervakar det amerikanska Rymdövervakningsnätet för närvarande cirka 8 000 banobjekt som betraktas som kollisionsrisker och ger ett kontinuerligt flöde av omloppsbana data till olika organ.
Europeiska rymdbyråns (ESA) Rymdskräpskontor upprätthåller också databas-och informationssystemet som karakteriserar objekt i rymden( diskotek), som ger information om lanseringsuppgifter, orbitalhistorier, fysikaliska egenskaper och uppdragsbeskrivningar för alla objekt som för närvarande spåras av ESA., Denna databas är internationellt erkänd och används av nästan 40 byråer, organisationer och företag över hela världen.
i över 70 år har Lågjordisk bana varit lekplatsen för mänsklig rymd kapacitet. Ibland har vi vågat bortom lekplatsen och längre ut i solsystemet (och även bortom). Under de kommande decennierna förväntas mycket mer aktivitet äga rum i LEO, vilket inkluderar utplacering av fler satelliter, cubesats, fortsatt verksamhet ombord på ISS och till och med flygturism.,
självklart kommer denna ökning av aktiviteten att kräva att vi gör något åt allt skräp som tränger igenom mellanrummen. Med fler rymdbyråer, privata flygföretag och andra deltagare som vill dra nytta av LEO, måste någon seriös rengöring ske. Och vissa tilläggsprotokoll kommer säkert att behöva utvecklas för att se till att den förblir ren.
Vi har skrivit många intressanta artiklar om att kretsa kring jorden här i universum idag. Här är vad är jordens bana?, Hur högt är Utrymme?, Hur många satelliter är i rymden?,, Norra och Södra ljus-Vad är en Aurora? och vad är den internationella rymdstationen?
om du vill ha mer information om låg omloppsbana runt jorden, kolla in de typer av omloppsbana från webbplatsen för Europeiska rymdorganisationen. Här är också en länk till NASA: s artikel om låg jordbana.
Vi har också spelat in en hel episod av astronomi Cast allt om att komma runt solsystemet. Lyssna här, episod 84: komma runt solsystemet.