|
|
Движение спутника будет определено в пространстве, если известны плоскость, в которой лежит его орбита, размеры и форма этой орбиты, ее ориентация в пространстве и момент времени, в который спутник находится в определенной точке орбиты. В качестве примера рассмотрим движение спутника вокруг Земли.
 |
|
Модель 3.6.
Элементы орбиты спутника
|
Чтобы охарактеризовать ориентацию орбиты в пространстве, нужно прежде всего задать базовую систему координат, начало которой совпадает с фокусом орбиты
Плоскость орбиты пересекается с экватором в двух точках. Точка ? перехода из южного полушария в северное называется восходящим узлом. Противоположная ей точка ?' называется нисходящим узлом. Угол ? между осью
Угол
Если из точки
Иногда к описанным элементам добавляют эпоху
 |
| Рисунок 3.2.2.1.1. Благодаря вращению Земли с космического аппарата за короткое время можно увидеть большую часть поверхности земного шара. Карта Центра управления полетом (ЦУП)
|
Углы ? и
С каждым оборотом долгота восходящего узла ? меняется. Это вызвано вращением Земли. Если бы космический аппарат двигался в поле однородного шара, то остальные элементы орбиты не изменялись бы (за исключением, конечно, истинной аномалии). Однако возмущения, вызванные гравитационным полем Солнца и Луны, атмосферой и прочими причинами изменяют движение спутника. Важнейшим из этих возмущений для орбит, близких к Земле, является возмущение, вызванное несферичностью Земли.
 |
| Рисунок 3.2.2.1.2. Качественная интерпретация прецессии орбиты спутника в поле несферичной Земли
|
Так как Земля сплюснута к экватору, ее гравитационное поле отличается от поля однородного шара. Качественную интерпретацию вносимого возмущения можно получить, «размазав» космический аппарат по орбите. Дополнительная масса на экваторе заставляет орбиту прецессировать так же, как сила тяжести заставляет прецессировать наклонившуюся ось быстро вращающегося волчка. Благодаря указанной прецессии долгота восходящего узла, например, станции «Мир» дополнительно смещалась на 4° в сутки (около 400 км).
Прецессия орбиты в некоторых случаях может оказаться весьма полезна. В частности, она помогает получить карты звездного неба. Если телескоп на орбите направлен всегда по вертикали от центра Земли, то за один виток можно сфотографировать звезды узкой кольцевой зоны около плоскости орбиты. Если бы прецессии орбиты не существовало, то космический аппарат фотографировал бы одни и те же звезды. А благодаря указанной прецессии все небесная сфера могла бы быть отснята за 45 суток без дополнительных затрат энергии на изменение плоскости спутника.
Несферичность Земли изменяет также направление на перицентр
Если спутник постоянно находится над одной и той же точкой земного шара, то орбита, по которой он движется, называется геостационарной. Ее высоту можно легко найти из второго закона, приравняв угловую скорость вращения Земли к угловой скорости спутника. Она равна
 |
|
|
 |
