offline
- vrabac
- Legendarni građanin
- Pridružio: 30 Dec 2010
- Poruke: 4963
|
Tipovi satelitskih orbita
U raznim člancima iz oblasti aerokosmotehnike susrećemo sa skraćenicama koje označavaju tipove orbita kosmičkih brodova na putanji oko Zemlje, ili kada se pojavljuju uz podatke o tome koliki korisni teret na kakvu orbitu nosi neki raketni nosač. U literaturi je osnovna podela orbita odavno izvršena ali postoje izvesne neusaglašenosti pogotovu u izvorima koji se nalaze na Internetu. Nepostojanje jednostavne i detaljne podele je posledica velike raznovrsnosti pojmova i njihovog preklapanja a glavni razlog je što sve te podele služe samo za opšte opise, dok profesionalci svaku pojedinu putanju detaljno računaju. Najbliži problematici su oni koji su studirali mehaniku, astronomiju ili mašinstvo, jer proračuni orbita spadaju u oblast takozvanih centralnih sila. Proračuni putanja su deo raketodinamike i svode se na rešavanje sistema diferencijalnih jednačina, vrlo složenih jer osim parametera kretanja figurišu i nezgodni elementi raketodinamike velikih višestepenih raketa.
1. Niske orbite
Niske orbite su najviše u upotrebi. Dele se unakrsno i po visini i po inklinaciji. Vremenom su se razvrstale, pa se sada najviše koriste sledeći tipovi:
1. LEO do 1500-2000 km visine i inklinacijom do 70º oličena u dve podvrste
1.1 LLEO (LowLEO) od približno 320 km do visine od 700 km
1.2 BLEO (BigLEO) od približno 700 km do visine od 2000 km
1.3 LEO/S sunčeva sinhorona orbita visine oko 800 km i inklinacije oko 100º i sa precesijom od približno 1º.
1.4 LEO/P obična polarna (nesinhrona) orbita najčešće oko 800 km visine ali sa inklinacijama oko 90º i manje.
1. LEO(Low Earth Orbit) – Niska zemljina orbita
Ovo je najniža orbita i ona počinje od 160 km visine a završava se na negde oko 1500-2000 km visine nad Zemljom. Nagibi ovakvih orbita (inklinacija) prema ekvatoru su između 0º i 60º. Orbite sa nagibima od 60º do 70º neki svrstavaju u polarne a neki u LEO. Treba odmah reći da su prirodni uglovi orbita 51,8º za rakete lansirane sa Bajkonura, 28,5º sa Kejpa i 7º iz Gvajane . Visina od 160 km je najniža visina na kojoj sateliti uopšte mogu da orbitiraju, i to kraće vreme, oko planete jer je otpor atmosferskih primesa tu veoma izražen. Sloj zemljine atmosfere od 80–1000 km visine naziva se Termosfera, a njen donji podsloj, do 400km visine, naziva se Jonosfera, zbog pojave jonizacije vazduha pod uticajem kosmičkog zračenja. Zbog otpora u jonosferi sve orbite ispod 320 km su nepogodne. Baš tako je i nastala podela niskih orbita na dva podtipa :
1.1 LLEO(Little Low Earth Orbit) – Vrlo niska zemljina orbita (do približno 700km visine). Ova orbita normalno počinje od 320 km visine se koristi za mnoge tipove satelita. Pojedini vojni sateliti ekstremno visokih rezolucija je koriste pri izviđanju strateški važnih ciljeva i oni se ponekad spuštaju na najmanje visine, reda čak do 135 km u perigeju. Sateliti iz oblasti komunikacija, specijalnih vojnih, ponekad koriste LLEO. Tu su još i sateliti koji vrše razna merenja, tipa raznih promena u jonosferi. U poslednje vreme to su često nanosateliti. Kosmički brodovi sa ljudskom posadom su u pionirskim letovima oko zemlje koristili ovu orbitu a svemirska stanica Mir, teleskop Habl, kao i Internacionalna Svemirska Stanica takođe koriste ovaj tip orbite. ISS se trenutno nalazi na 360 km visine sa uglom orbite od 51,6°. Danas je više nego jasno da je ta visina i inklinacija, koja odgovara ruskim raketama, bila jedina na kojoj ISS može zaista da preživi, jer su jedino Rusi i ESA sposobni za konstantne letove u kosmos ka stanici, za sada sa raketom Sojuz a možda se tome pridruži i Arijana. Program Šatla koji je idealan za letove na kosmičke stanice je na žalost u fazi gašenja. Veliki, ekstremno teški (preko 20 tona) američki vojni izviđački sateliti koriste upravo ovu orbitu na visini od 689-695km pod uglom od 68°. Da bi se shvatilo koliki je otpor atmosfere na najmanjim orbitama, evo tablice za koja pokazuje koliki je život veštačkog satelita mase 100kg i prečnika 1m u zavisnosti od visine orbite:
Visina h(km) 200 250 300 350 400 500
Vek (dana) 0,4 4 20 65 160 1000
Podrazumeva se da se satelit ne pomaže nekim svojim motorom kada počinje da propada. Upravo zbog toga noviji sateliti sve više koriste orbite oko 600-800 km i imaju svoje motore, pa se njihov vek na takvim orbitama kreće od 5-7 godina za civilne, do nekih 10-12 godina za vojne satelite.
1.2 BLEO(Big Low Earth Orbit) – Gornja niska zemljina orbita 700-1500(2000) km visine. Ona je vrlo značajna za nove sisteme mobilne telefonije, pa samim tim i vojne komunikacije. Na visinama od 700-1500km se stvara mreža komunikacionih satelita za te svrhe. Najpoznatiji je Motorolin Iridium sistem od 66+4 satelita u šest orbitalnih ravni (neke su bliže ekvatoru a neke su polarne do 83,4°) na visini od 740 km sa periodom od 1čas i 40 min. koji pokriva skoro čitavu planetu. Pošto su u pitanju jednaki sateliti, ovo je dobar primer da su polarne orbite podgrupa LEO orbita . Ali sa stanovišta raketnog inženjera, polarna orbita za taj isti satelit, je dosta teža za ostvarivanje i zbog toga se polarne orbite izdvajaju u posebnu grupu. BLEO orbita će u budućnosti sve više biti korišćena za sisteme komunikacija. Ima još nekoliko komunikacionih sistema na ovim visinama od kojih neki rade a neki padaju u bankrot ali se stvari ipak kreću ka sve većoj operativnosti. Na LLEO orbitama takođe se pojavljuje nekoliko komunikacionih sistema ali sva je prilika da će se takvi sistemi komunikacija prebaciti na BLEO orbite.
Prilikom označavanja nosivosti raketnih lansera, obično se daje podatak kolika je nosivost u LEO orbitu ali obratite pažnju na koju visinu se ta nosivost odnosi i na koji ugao u odnosu na ekvator tj. inklinaciju Ako toga nema verovatno se odnosi na 200 km i na orbitu koja odgovara lansiranju u smeru istoka sa lansirnog mesta. Kako su lanseri na raznim geogafskim širinama, možete da zaključite da sve podatke o nosivosti raketa uzimate samo kao okvirne a nikako precizne, koje bi služile za egzaktna poređenja između raznih raketa.
1.4 PO (Polar Orbit) – Polarna orbita
(druga opšta oznaka LEO/P, suvrsta 1.3 LEO/S ili SSO(SSPO))
Podrazumeva orbite koje su po visini između 160-1500(2000) km ali najčešće sa visinama od oko 700-800 km i sa uglom nagiba u odnosu na ekvator od od 9020. Kada bi se orbite delile samo po visinama leta, ova orbita bi spadala u LEO orbite ali ima nekoliko stvari koje čine ovu grupu orbita posebnim. Pre svega, energetski gledano, mnogo je teže lansirati satelit u ovu orbitu nego u LEO orbitu sa malim uglom, jer za ove orbite ne može da se iskoristi rotacija Zemlje. Sa druge strane polarna orbita je posebno zanimljiva. Kada satelit obleće oko polova, rotacija Zemlje dovede do toga da satelit jednostavno preleti sve njene delove. Realna praksa je podelila polarne orbite na nekoliko tipova koji se koriste u praksi:
1.3 SSPO (Sun-Synchrounos Polar subrecurrent Orbit) Sunčeva-sinhrona polarna podrekurentna orbita, (druga oznaka LEO/S ) koja označava orbitu od najčešće 600-800 km visine pod uglom od 97-101 na kojoj satelit obiđe Zemlju tako da svaki deo nadleće u isto lokalno vreme. To je vrlo bitno, jer se onda snimanje površine vrši stalno pod istim svetlosnim uslovima, jer je ugao između satelita i Sunca uvek isti. U stvari najbolja varijanta je da u orbiti imate dva satelita i da prvi preleće tačku u prepodnevno vreme a drugi u popodnevno i tako dobijate sliku objekta sa kontrasenkama Podrekurentna znači da satelit, posle izvesnog vremena, (14-18 dana) ponovo proleti kroz istu početnu tačku na orbiti. Zapravo da bi se to ostvarilo ova orbita ima precesiju o približno jedan stepen na dan. Ovo je omiljena orbita mnogih tipova satelita pre svega iz oblasti mapiranja, kartografisanja i meteroloških merenja i osmatranja. Karakterističan satelit koji je koristio ovu orbitu je Landsat7 sa orbitom od 700 km visine i inklinacijom od 98,8 sa periodom obilaska od 98,5 minuta tako da je obilazio Zemlju 15 puta na dan i posle 14 dana ponovo prolazio indentičnom pročetnom orbitom. Poseban slučaj su Dawn-to-dusk,Od-svitanja-do-sumraka orbite, koje spadaju u SSO orbite a karakteristične su po tome što prate zemljinu senku odnosno, stalno se nalaze na osvetljenoj strani Zemlje, obično u sumrak ili svitanje, da bi se sateliti na ovoj orbiti snabdevali sunčanom energijom koristeći svoje velike solarne panele koji su im glavni izvor energije za rad. Takvu orbitu koristi satelit Radarsat za radarsko mapiranje i osmatranje sa visinom od 798 km i uglom od 98,6. Najlepši primer za satelite u polarnoj orbiti su Cospas-Sarsat sateliti. Oni služe za otkrivanje signala za spasavanje koje emituje aparat koji se standardno nosi na brodovima, avionima i slično a stavljaju ga upogon ljudi i posada koji traže pomoć. SARSAT su američki sateliti, odnosno dva satelita na orbiti od 850 km visine sa uglom od 99 koji obiđu zemlju za 100 min. Sada nekoliko tipova američkih satelita počinje da nosi ovu opremu.
1.4. PO (Polar Orbit) Polarna orbita. (druga oznaka LEO/P ) Cospas sateliti su dva ruska aparata koje nose Nadežda navigacioni sateliti sa visinom od 1000 km i uglom orbite od 83 i koji obiđu planetu svakih 100 min. Cospasova orbita ipak nije baš sunčevo-sinhrona već samo polarna. Takva orbita, kao što je njegova može se proglasiti običnom polarnom orbitom.
Znači PO i SSO orbite pripadaju po visini gledano LEO orbitama a razlikuju se po nagibu orbite odnosno uglu prema ekvatoru pa se zato svrstavaju u posebnu grupu.
2. Srednje orbite
Srednje orbite su još uvek manje u upotrebi ali će vremenom biti sve više satelita u njima. Za sada su tamo masovno prisutni sateliti satelitske navigacije (NAVSTAR i GLONASS a biće i GALLILEO). Po inklinacijama gledano oba sistema koriste i obične i polarne orbite pa ih imamo u upotrebi u dve glavne vrste:
2.1 MEO srednja orbita sa visinom od oko 20 000 km i inklinacijama do 70º
2.2 MEPO sednje polarne oprbite iste visine ali sa inklinacijama 90±20º.
2.1 MEO (Medium Earth Orbit) – Srednja zemaljska orbita
(drugo ime ICO-Intermediate Circular Orbit)
Pod ovom orbitom se podrazumevaju trajektorije koje su na visinama između LEO orbita, odnosno Big LEO orbita i takozvanih GEO orbita o kojima na kraju. To znači da im je raspon visina između 2000 pa sve do 36 000 km. Za sada se taj tip orbite prevashodno koristi za GPS satelite tj. satelitsku navigaciju. Postoje dva sistema satelitske navigacije u upotrebi a u budućnosti će ih biti još jer je evropski međunarodni projekat pred realizacijom . Za sada su to američki NAVSTAR i ruski GLONASS sistemi GPS-a. Prvi ima 6 orbita i na svakoj od njih po 4 satelita. Prva orbita je na visini od 20 180 km pod uglom od 55 i periodom obrtanja od 11 sati i 58 min. Ruski sistem koristi samo tri orbite sa 8 satelita na svakoj i to na visini od 19 130 km pod uglom (prva orbita) od 64,8 i periodom obrtanja od 11 sati i 15 min. Niže visine od oko10 000 km se koriste, a biće sve više u upotrebi, za svrhe mobilnih komunikacija.
2.2 MEPO (Medium Earth Polar Orbit) – Srednja zemaljska polarna orbita
Ove orbite su u odnosu na MEO orbite isto kao PO orbite u odnosu na LEO orbite. Po visini one su takođe MEO orbite ali ih velika inklinacija koja sa sobom nosi veću potrebnu energiju lansiranja čini posebnom. Zapravo svi sistemi sa mnogo satelita u više orbita kao što su sistemi za globalno pozicioniranje i neki komunikacioni sistemi imaju neke orbite u MEO zoni a neke u MEPO.
2.3 METO (Medium Earth Transfer Orbit) – Srednja zemaljska transferna orbita
Pod ovom se orbitom podrazumeva prenosna orbita zapravo putanja do Srednje orbite. Sve prenosne orbite se ponekad nazivaju i Hofanove ili Ventčikinove. Kakva joj je svrha i postupci oko nje vidi kod GTO,GTO+ i GTO - obita jer sve je isto osim što se događa na manjim ukupnim visinama.
3. Eliptične orbite
Eliptične orbite su najslabije definisane jer se orbite eliptićnog oblika sreću na svim visinama. Eliptične orbite se pojavljuju i kod nižih orbita ali ukoliko i perigej i apogej po visini spadaju u LEO orbite onda se ona u tu grupu i svrstava. U Eliptične orbite se računaju samo one kod kojih je razlika između apogeja i perigeja vrlo velika i još se apogej nalazi veoma visoko nad Zemljom (duboko u zoni MEO orbita pa do GSO i HEO i još višlje). Praktične orbite su i relativno trajne pa ni perigeji ne mogu da budu mnogo nisko, najniže oko 1500 km pa i mnogo višlje. U upotrebi su najčešće:
3.1. EEO prava eliptična orbita najčešće sa vrlo visokim apogejima kod koje se često sreće oznaka HEO - veoma eliptična orbita, oznaka koja se sada ukida i prelazi na drugu vrstu orbita.
3.2. EEO/P - polarna eliptična orbita
3.3. EEO/M - Molnija orbita, dosta slična prethodnoj ali unikatna
3.1 EEO (Elliptical Earth Orbit) – Eliptična orbita
(druga zastarela oznaka HEO (Highly Elliptical Orbit) Veoma eliptična orbita, podvrsta 3.2 EEO/P Eliptična polarna orbita)
U ovu grupu orbita spadaju one kod kojih postoji veoma velika razlika između perigeja i apogeja. Zapravo neki u ove orbite računaju i polarne tipa Molnija EEO/M i Tundra. Međutim eksentricitet njihovih orbita je kinematskog razloga, odnosno želelo se da sateliti što duže vreme provedu nad polovima gde im je apogej a što kraće u perigeju kada nisu aktivni. Slične njima su orbite nekih zapadnih satelita koji služe za prenos TV programa na većim geografskim širinama Kanade i SAD i to su EEO/P orbite. Neke vrste vojnih satelita za rano upozorenje imaju EEO i EEO/P orbite nešto niže visine od Molnija orbite.
Međutim postoje sateliti kod kojih je razlog za veoma ekscentričnu orbitu fizičke prirode. Neki posebni uređaji za svemirska osmatranja zahtevaju da satelit izađe izvan uticaja zemljinih radiacionih prstenova, dok neki drugi zahtevaju dugotrajno praćenje nekog zvezdanog objekta koje bi bilo stalno prekidano da se satelit brzo vrti oko Zemlje. Najbolji primer za ovo je orbita satelita Chandra-X, observatorije za osmatranje u području rentgenskih zraka. Njena orbita ima apogej na 139 000km dok je perigej na 9600 km sa nagibom orbite od 28,4 i periodom obrtanja od 63,5 sati. To bi bila prava EEO orbita.
3.3 MO (Molniya Orbit ) Molnija orbita (EEO/M druga oznaka)
Podrazumeva orbitu koja ima veoma ekscentričan oblik, pa je zato neki ispravno svrstavaju u grupu Veoma eksentričnih orbita sa posebnom oznakom EEO/M a neki zbog velike inklinacije u grupu polarnih. Ime je dobila po ruskom satelitu (jedna verzija rakete “Sedmice”, do skoro energetski najača među Sedmicama, koja ga lansira, se po njemu zove Molnija) koji služi kao komunikacijski satelit ali specijalno za delove zemljine kugle na vrlo velikim geografskim širinama, kakav je recimo severni deo Rusije. Klasični geostacionarni sateliti za vezu (o kojima će kasnije biti reči) ne mogu taj posao da obave jer se sa njihovih orbita ti delovi teritorije slabo “vide”. Molnija orbita ima perigej na 1470 km a apogej na 39 354 km pod uglom od 63,4. Postoje tri satelita u tri orbite sa periodom obrtanja od 12 sati. Znači da za jedan obrt planete satelit napravi dva puna kruga. Orbite kod kojih satelit izvrši jedan ili više obrtaja sa povratkom u istu tačku, u toku jednog dana se nazivaju rekurentne orbite. Daljim razvojem ovog sistema nastali su sateliti tipa Tundra, koji imaju perigej od 17 951 km a apogej od 53 622 km pod približno istim uglom orbite. Postoje dva satelita u dve orbite koje su različite inklinacije. Period orbitriranja im je tačno 24 časa odnoso i to je rekurentna orbita ali se ovakva zove geosinhrona orbita, što znači da satelit pravi jedan obrt za vreme jednog obrta planete. Sa Molnija orbitom i Tundra orbitom (koju možemo da svrstamo u EEO/P) zapravo obavljate posao koji za manje geografske širine obavljaju sateliti u GSO orbitama.
4. Visoke orbite
Za sada se visoke orbite mogu podeliti u dve osnovne korišćene grupe:
4.1 GSO - Geostacionarne orbite koje su jedna od najvažnijih grupa
4.2 HEO - visoke zemaljske orbite koje se od skoro sve više koriste
4.4.5.6 Razne vrste putanji koje su delovi orbita koje služe za izlazak na GSO ili HEO a to su GTO, GTO+. GTO-,HETO.
GEO (Geosynchronous Orbit) – Geosinhrona orbita
Veoma zgodno je ako vam satelit stoji stalno iznad iste tačke na Zemlji. Da bi to bilo ostvareno potrebno je pre svega da se satelit na orbiti kreće tako da se okrene jedan pun krug oko Zemlje tačno za 23 časa 56 minuta i 4 sekunde koliko inače tačno traje jedan obrt Zemlje oko svoje ose. Takve orbite nazivaju se geosinhrone orbite - GEO. Oznaka je vrlo vrlo često u upotrebi za GSO orbite (kod amerikanaca najčešće), može se čak reći da se za GSO orbite više koristi oznaka GEO nego GSO iako to uopšte nije korektno.
4.1 GSO (Geostationary Orbit) – Geostacionarna orbita
Specijalan slučaj geosinhrone orbite je kad ravan orbite satelita leži u ravni zemljinog ekvatora, odnosno kada je nagib putanje geosinhronog satelita približno jednak nuli. Ova orbita je nastala iz težnje da se izabere takva orbita koja će omogućiti da satelit stalno zadržava poziciju iznad istog mesta na Zemlji. Takva orbita se naziva geostacionarna orbita. Setite se orbite Tundre iz grupe Molnija orbita. Tundrina orbita jeste geosinhrona ali nije geostacionarna. Geostacionarna orbita je na visini od 35 786 km u ravni ekvatora odnosno sa uglom orbite od približno 0.
Geostacionarna orbita je svakako jedna od najvažnijih i najviše korišćenih orbita. Čak se i nosivost raketa meri prema tome koliko raketa može da iznese u LEO orbitu a koliko može da iznese u GSO orbitu. Manje rakete naravno ne mogu ni da dostignu GSO orbitu. Šta su pogodnosti ove orbite? Pre svega mrežom od samo tri satelita vi pokrivate skoro čitavu planetu, jer u proseku satelit vidi 40% površine. Zbog toga mnogi komunikacioni sateliti koriste ovu orbitu. Pošto je satelit stalno iznad iste zone, možete da vršite konstantna osmatranja, recimo meteorolška. To što se satelit na nebu ne pomera, oslobađa vas komplikacija složenog praćenja satelita i problema sa doplerovim efektom koji je konstantno prisutan u nižim “brzim” orbitama. Ipak ona ima i velike mane. Zbog velike udaljenosti rezolucija vašeg osmatranja nikad neće biti ni približna kao sa niskih orbita. Sa ove orbite se ne omogućuje sistem komunikacija preko 75 geografske širine jer se slabo “vide” polarne oblasti (zbog toga je i izmišljena Molnija orbita). I ono što je najgore, lansiranje satelita u ovu orbitu je energetski najzahtevnije i sa istom cenom rakete možete da u nju iznesete daleko manji teret. Danas se lansiranja satelita direktno u GSO nisu uobičajena već se za to koriste takozvane GTO orbite koje i nisu prave orbite već delovi orbita koje služe kao putanje za izlazak satelita na GSO orbitu.
4.2 HEO (High Earth Orbit) – Visoka zemaljska orbita
Kod upotrebe ove oznake treba biti pažljiv jer su do skoro (a možda i sada) neki taj termin koristili za sve orbite koje su od 2000 km visine pa nadalje. U poslednje vreme,vrlo racionalno ovo ime je počelo da se dodeljuje isključivo orbitama satelita koje su višlje od geostacionarnih a koje nemaju veliku razliku između apogeja i perigeja kao recimo ekscentrične orbite (Upozorenje, ponekad ista oznaka HEO). Dakle ove orbite sa približno kružnom putanjom imaju visine odo 40 000 km i višlje. Na ovim orbitama će u budućnosti biti sve više satelita, pre svega onih kojima blizina Zemlje na ovaj ili onaj način smeta. Pazite da kada na istom mestu razmatrate HEO - vrlo ekscentrične orbite i ove visoke sa istom oznakom, ne upotrebite istu oznaku kao što se često nalazi na netu. Zato je bolje za eksentrične orbite upotrebiti oznaku EEO.
4.3 HTO (High Earth Transfer Orbit) – Visoka zemaljska transferna orbita
Hofmanova orbita koja vodi ka HEO orbiti posle niza manevara rakete i satelita završnim motorima. Za nju važi sve što i za probleme GTO, GTO+, GTO- orbita.
4.4 GTO (Geosynchronous Transfer Orbit) – Geosinhrona transferna orbita
Ovaj tip orbite se sve više koristi u tehnici lansiranja većtačkih satelita oko zemlje. Pod ovom orbitom se podrazumeva takva orbita koja je ekscentrična i to tako da u apogeju dodiruje u jednoj tački projekciju krajnje tj. željene GEO (ili GSO) orbite a u perigeju je više puta bliža Zemlji. Ukoliko raketa nosač ponese satelit na ovu orbitu, on mora da u tački koja dodiruje željenu orbitu, upali svoj motor i da tako zauzme konačnu orbitu. Pre toga sa još dva paljenja poslednji stupanj rakete koji nosi satelit dovodi sebe u ravan sa konačnom orbitom kombinacijom paljenja motora prvo jednim apogejskim paljenjem a zatim jednim perigejskim iako je teorijski pa i praktično ponekad to moguće izvesti i sa jednim paljenjem. Ovo ne mora da radi jedino sistem Zenit-SL jer on lansira sa ekvatora ali u GTO orbiti i njegov satelit ima završno paljenje, u praksi često zapravo i dva. Ovo svakako nije idealno rešenje jer satelit korisi raketni motor sa veoma ograničenim količinama goriva. Ipak to je sve više ustaljena praksa jer se pokazalo da se ipak mnogo preciznije postavljaju u orbitu sateliti sa svojim pogonom kao poslednjim upravljanjem u apogeju GTO orbite. Uostalom većina dugotrajnih satelita (a u GEO i GSO idu samo takvi) ionako zahteva da ima svoje potisne motore mada je to čist gubitak korisnog tereta satelita. Motori koji vrše završno postavljanje zovu se apogejski motori i oni zauzimaju značajan deo satelitske mase. Kao drugi razlog javlja se i praksa lansiranja više satelita gde bi u otsustvu apogejskih motora na njima bilo teško obaviti misiju. Naravno da bi bilo bolje i pored motora na satelitima lansirati ih pravo u GSO orbitu ali to onda smanjuje koristan teret rakete mada bi satelit imao veći korisni teret u odnosu na satelite sa jakim apogeskim motorom (i gorivom za njih). Izgleda da je u većini slučajeva presudila preciznost upravljanja u završnoj fazi zauzimanja orbite. Ovako se iz rakete izvlači maksimum ali se gubi na motoru i gorivu u satelitu i ova orbita je u stvari kompromis. Korišćenje ove orbite kao putanje ka GSO je stimulisano razvojem vršnih stupnjeva raketa nosača koji se danas proizvode, sa sposobnošću višekratnog paljenja i gašenja i sa dobrom kontrolom putanje, koji obave sav posao oko izlaska na orbitu i zauzimanja konačne ravni satelitske putanje.
Neki snažniji nosači obično sa boljom pozicijom lansirnog mesta idu direktno u GTO dok drugi do nje dolaze preko parking orbite pa ponekad još i međuorbite. Ultimativno rešenje ovih problema je nađeno korišćenjem upravljivih platformi kao što je Fregat ili Briz ili neki manji i slabiji američki modeli koji se polako pojavljuju recimo na novim Zenitima pod oznakom HAPS a potiču iz pređašnjih vremena. To je glavni razlog što kopneni Zeniti koriste platformu Fregat a praksa je pokazala da je korišćenje takvih platformi bolje čak i kod lansiranja sa malih geografskih širina jer se grube greške kod lansiranja ipak često javljaju a ovakve platforme mogu da ih kompenzuju.
4.5 GTO+ (Supersyncronous or High Perigee Transfer Orbit) – Supersinhrona transferna orbita ili transferna orbita sa visokim perigejom
Ova orbita je različita od prethodne (GTO) po tome što u perigeju ne dodiruje konačnu (GEO ili GSO) orbitu u jednoj tački već je preseca i odlazi značajno dalje odnosno višlje. Kada se satelit lansira u ovakvu orbitu onda je situacija sa paljenjem motora radi zauzimanja konačne orbite nešto povoljnija u odnosu na prethodnu jer se proces na realnim satelitima može obaviti sa dva paljenja oba u apogeju gde je zbog slabije gravitacije potrebna manja sila potiska. Ovde je kompromisno rešenje pomereno ka još većem smanjenju korisnog tereta satelita (sa tačke gledišta rakete) ali bez povećanja satelitskog goriva za njegov motor jer je ova orbita kad pređemo na 3D opservacije manevara povoljnija od prethodne za završno paljenje za koje se koristi motor satelita. Povoljnija je i sa gledišta vršnog stupnja rakete koji obavlja Hofman-Vetčinkinove manevre (izraz autora) jer ukupno uzevši iz nje u GSO moguće doći sa dva paljenja (teoretski jednim) dok u slučaju klasičnog GTO moramo da primenimo minimalno tri (teoretski dva). Zapravo ovu orbitu koriste sateliti koji imaju jak apogeski motor ali vršni stupanj rakete koja ih lansira ne raspolaže sa značajnim sposobnostima obavljanja Hofmanovih manevara. Briz-M završni stupanj Protona obavi poslednji izlaz na Parking orbitu zatim sa jednim perigeskim paljenjem pređe u međuorbitu a onda jednim perigejskim i i jednim apogeskim paljenjem dovede satelit u krajnju ravan Hofmanove orbite i na njoj izvede poslednje perigejsko paljenje (5-to paljenje) za izlazak na Hofmanovu orbitu, a satelit svojim motorom obavi završno apogejsko paljenje. Kod Arijane je jača raketa ali mnogo slabiji završni stupanj pa on posluži da iznese satelit eliptičnom putanjom koja prelazi GSO orbitu po visini i tamo u apogeju sa mnogo manje snage jednim paljenjem dovede satelit u krajnju ravan sa orbitom iznad krajnje pa se zato i zove GTO+. Odatle satelit jednim paljenjem ide u konačnu GSO a pošto se to dešava daleko od Zemlje gubitak na gravitacionom polju je manji i takvi sateliti imaju manje apogejske motore i goriva za njih. Moe se dakle reći da u okviru GSO imamo Ruski i Francuski metod izlaska koji su mehanički i tehnički različito zasnovani.
4.6 GTO- (Subsyncronous or High Perigee Transfer Orbit) – Subsinhrona transferna orbita
Ova orbita je različita od prethodne (GTO) po tome što projekcija njenog perigeja ne dodiruje konačnu (GEO ili GSO) orbitu u jednoj tački već je značajno niže od nje. Kada se satelit lansira u ovakvu orbitu onda je situacija sa paljenjem motora radi zauzimanja konačne orbite nešto nepovoljnija u odnosu na prethodnu. Ovde je kompromisno rešenje pomereno ka povećanju mase satelita ali i povećanju satelitskog goriva za njegov motor i motor vršnog stupnja, jer je ova orbita kad pređemo na 3D opservacije manevara nepovoljnija od prethodne dve i zapravo se skoro i ne koristi. Jedini slučaj je varijanta težeg satelita sa malom količinom goriva za interni glavni motor a uz korišćenje izrazito jakog ali odbacivog perigej-apogej motora (što je svakako nepouzdanije i skuplje rešenje u sateliskom projektovanju). Ova orbita se izbegava kao rešenje ali je mogući izbor u specijalnim slučajema specijalnih satelita i njihovih improvizovanih lansernih sistema pogotovu kao prelazna orbita. Ukoliko radite sa dve međuorbite pre izlaska na HV (Hofman-Ventčikin) orbitu onda druga međuorbita često ima karakteristike GTO- orbite.
5. Vanzemaljske orbite
Sa tačke energije ovo su najteže orbite. Zbog nedostataka stvarno jakih raketa danas ove orbite se najčešće predviđaju sa korišćenjem gravitacionih polja drugih planeta što ih onda čini spletom poniranja sa ubrzanjenjem i ponovnim izlaskom na trajektoriju ka drugoj palneti ili cilju. Veći deo ovih orbita su u stari putanje koje ih vode do cilja npr. neke od spoljnjih planeta, untrašnjih planeta, Sunca, asteroida, kometa a u poslednje vreme ponovo i Meseca. Čak se i kod ovih poslednjih obavezno koristi gravitacija Meseca. Ovde dolazi do podele raketnih inženjera na klasične koji se bave lanserom i lansiranjem i izlaskom na prvu putanju ka prvom skoku i na satelitske koji se bave pogonom i manevrima satelita do dostizanja cilja.
5.1 LO (Lunnar Orbit) - mesečeve orbite
LTO (Lunnar transfer Orbit) – Mesečeva transverna orbita
Naziv za dve od mnogih oblika orbita koje su od Zemlje vodile ka Mesecu noseći mesečeve orbitere (sa i bez ljudske posade), zatim bespovratne sonde sa spuštanjem (uključujući i lunahode) kao i sonde sa povratkom na Zemlju.Takođe postoje sateliti koji koriste Mesečevu gravitaciju u svojim obilascima oko Zemlje Sa vremenom koje dolazi doći će do decidnije javne podele orbita za Mesec i verovatno povećanja njihovog broja u upotrebi (jer fizički sve gore navedene orbite su već ostvarene). Sa stanovišta energetskog bilansa rakete nosača one su sve veoma slične.
5.2 HCO (Heliocentric solar Orbit) – Heliocentrična sunčeva orbita
Podvrsta IP orbita u koju se lansiraju sateliti koji neprekidno kruže oko Sunca u polarnoj ravni a kakvih je sve više. Pazite, neki pod ovom orbitom podrazumevaju sve orbite sondi ka drugim planetama i uopšte ne koriste oznaku IP. Mehanički gledano najčešće su u pravu jer većina sondi nema treću kosmičku brzinu i ostaju (ukoliko se ne sruše ili obore na neku od planeta) kao telo sunčevog sistema sa svojom orbitom oko Sunca. Dodatna nepreciznost u formuilaciji su recimo orbite satelita koji su u trojanskim tačkama Zemlje kakvih već ima a u budućnosti u trojanskim tačkama drugih planeta.. Očigledno je da će se daljim razvojem kosmičkih istraživanja ove sada ovako označavane orbite podeliti u više grupa.
5.3 IP-(Interplanetary Orbit)–Međuplanetarna orbita
Radi se o orbiti na koju izlaze međuplanetarne sonde na primer za istraživanje planeta sunčevog sistema Marsa, Venere, Jupitera, Saturna pa eto i Plutona itd. Razumljivo je da je to energetski najzahtevnija orbita. Ipak u budućnosti će se verovatno koristiti preciznije oznake sa imenom planete ili planetoida (ili male planete) na koju je sonda ili brod upućena. Kako bi bilo lepo da to vreme brže dolazi.
Mnoge rakete nosači uopšte ne mogu ni da se upotrebe za ovakve daleke letove. Štaviše, svedoci smo da u današnje vreme usled nedostatka stvarno snažnih raketa nosača moraju da se koriste tzv. "gravitacione praćke" (zapravo i one spadaju pod Hofmanove prelazne orbite) radi dostizanja željene destinacije. To je prouzrokuje veliku vremensku dužinu takvih misija a to će se pokazati kao poguban pravac u međuplanetarnim misijama, jer će otkazi sistema usled dugog leta, udari mikrometeora etc. desetkovati sonde (procena autora i iskreno se nadam netačna).
6. Parking orbit – Parkirna orbita
Cirkularna LEO orbita od svega 200 - 300 km visine koju koriste vršni stupnjevi nekih raketnih lansera kao početnu u lansiranju vrlo teških tereta ka GSO orbitama preko Hofmanovih orbita. U njoj asembli pogon-satelit, ostaje kratko vreme jer bi uticaj otpora atmosferskih primesa brzo degradirao brzinu sistema. Služi da se telemetrijom brzo snime tačni parametri putanje (koji u sebi obuhvataju i manje ili veće greške od lansiranja sa zemlje) da bi se tačno odredili elementi za paljenje perigejaca i prelazak u Hofan-Ventčikinove orbite.
|
