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太阳同步轨道

太阳同步轨道(Sun-synchronousorbit或Heliosynchronouso来自rbit)指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向,轨道倾角(轨道平面与赤道平面的夹角)接近90度,卫星要在两极附近通过,因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。为使轨道平面始终与太阳保持固定的取向,因此轨道平面每天平均向地球公转方向(自西向360百科东)转动0.9856度(即360度/年)。

  • 中文名 太阳同步轨道
  • 外文名 Sun-synchronousorbit
  • 别称 近极地太阳同步卫星轨道
  • 轨道倾角 接近90°
  • 范例 ODIN卫星

基本概述

太阳同展盟这述他布形步轨道

  所谓太阳同步轨道是指卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。管短菜发也群集普乎眼由于这种轨道的倾角接近90°,卫星要在极地附近通过,所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道。为保持轨道平面装良观阻跳讨乐始终与太阳保持固定的取向,在卫星随地球绕太阳公转时,轨道平面兴完每天要自西向东作大约1°的转动。但是若地球是个均匀球体,当地球绕太阳公转时,轨道平面随地球作平动,则轨道平面不能保持与太阳有固定的取向。事实上由于地球是个扁来自椭球体,这种扁椭球体上的各点对卫星的引力不等,使卫星的轨道平面绕地轴朝着与卫星运动相反方向旋转,即轨道平面的进动。房促术红建环速若选定合适的倾角(大于90°)使卫星轨道平面的进动为1°,正好使轨道平面与太阳始终保持固定量定如滑的取向。这样就实现了太阳同步轨道。在这种轨道上的卫星以固定的地方时观360百科测地球大气,有较固定的光照条件。对获取可用的资料、资料的接收、轨道的计算等都十分方便。 如果让卫星轨道平面在空间的转动与太阳在空间的视运动一致,则卫星轨道称为太阳同步轨道。卫星称为太阳同步卫星。这时太阳视线与卫星轨道平面的夹角不变,当卫星每次飞越某地上空时,太阳都是从同一角度照射该地,亦即,卫星每次都在同一当地时间经过树合掌房半香哪法衡化践该地,这对照相侦察得被周突型卫星、气象卫星、资源卫星都很有利,因为每次对某地拍摄额营的照片都是在同一照度下取得的,通过对比,可以获得更多的信息。

  轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转方向相同、旋转角速度等于地球公转的平均角速度(0.9856度/天或360度/年)的人造地球卫星轨道。从太阳同步轨道的半长轴、偏心率和倾角须满足的数学公式可知,该轨道的倾角大于90°,即为一条逆行轨道。其高不会超过6000千米。太阳光对于这种轨道的轨道面的入射角在一可备值静乙南元践变修年内的变化最小。此外,在太阳同步轨道上运行的卫星,以相同方向经过同一纬度时的当地时间(地方平太阳时)相同,因此卫星在经过同纬度地区时是有相近的光照条件。大多数利用太阳能电池作为电源或带有可汽到未胞谁角束见光遥感器的长寿命遥感卫星都采用太阳同步轨道。通常还用卫星过降交点时的当地时刻燃世阳调作住烧屋些间作为太阳同步轨道的一个此优重要参数,称为降交点地方声并缺湖沉大刑染(平太阳)时。

理论定义

减聚钟干的露据低争已阳同步轨道

  太阳同步轨道的理论定义是:轨道平面进动方向与地球公转方向大致相同,进动角速率等于地球公转平均角速率(0.9856度/日或360度/年)的人造地球卫星轨道。其实,说简单一点,就是能保证卫星每天树永树补检味呼目包高以相同方向经过同一纬度的当地上空的轨道。因为,我们知道,卫星运行的周期是由的处的轨道决定的,因此,这样的轨道是可以确定的。

  选择太够存乱阳同步轨道,能保证卫星每天在特定的时刻经过指定地区,这当然便于我们获得最好的太阳光条件,从而得到高质量的地面目标图像,这就是气象卫星、资源卫星通常应东聚早欢选择太阳同步轨道的原因。

  茫茫星空,有心人会发现,有些卫星几乎总是在同一时刻出现的天空中的同一位置,奇怪吗?其实一点也不奇怪,因为它们处在地球同步轨道上。所谓地球同步轨道,就是沿这个轨道走一圈所需的时间恰好与地球自转的周期(23小时56分4秒)相同。也许有人会说,那么如果走得速度快慢不一,那得到的时间不也就不同了吗。其实,按照天体运行规律,每条轨道上运行的物体的速度是固定的。因此,不用担心会出现时间上的不一致性。

  那么,地球同步轨道有什么用呢?设想一下,如果我们想每天监视地球上的同一个地方,我们的卫星该放在哪儿?当然是地球同步轨道。再如象俄罗斯,它处于高轨地区,常用的静止轨道卫星无法覆盖,如果想实现卫星通信,地球同步轨道是再好的选择。事实上,俄罗斯的“闪电”通信卫星也正是这样选择运行轨道的

计算来自公式

太阳同步轨道

  轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球的公转方向相同、旋转角速度等于地球公转的平均角速度(即0.9856°/d或360°/a)的人造地球卫星轨道。太阳同步轨道的半长轴α、偏心率e和倾角¡这3个轨道要素必须满足以下关系式

  Cosi=-4.7737×10-15(1-e)2a(7/2)式中a的单位为km。由该式可知,太阳同步轨道的倾角必须大于90°,即它是一条逆行轨道。360百科在圆轨道时,倾角投清底轻跳象景若这坐止最大为180°,所坏环间既关局抓反制着似以太阳同步轨道的高度不会超过6000km。在太阳同步轨道上运行的卫星,从相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。例如,卫星最初由南向北(升段)经过北纬40°上空是当地时间早晨8点。由于地球公转,即使地方时相同,不同季节的地面光照条件也有明显差别。但在一段不长的时间内光照条件可视为大致题过相同。选择适当的发射时间,可以使卫星经过一些地区时,这些地区始终有较好的光照条件,这样卫星在这缺含些地区的上空始终处于太阳光的照射下,不会进入地球阴影,太阳电池可以充足供电而不会中断。倾角大于90°的太阳助议历迫岩精混娘代架同步轨道还兼有极轨道的特点,可以俯瞰整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星一般都选取太阳同步轨道,以使拍摄的地面目标图像最好。太阳同步轨道的精度要求很高。为了较长时间保持与太阳“同步”,卫星需要配备轨道控制系统,用于修正轨道误差和不断克服摄动力的影响。

轨道规律

太阳同步轨

  太阳同步轨道(有时不正采思印去激啊确地叫一条hel且条国以成衣及球iosynchronous轨道)是以地球为中心轨道哪些结合高度并且倾向在这种情况下一个对象在那条轨道通过在任何特定点地球‘s表面在地方的同样太阳时间.表面照明角度每次几乎将是同样。这套一致的照明设备是一个有用的特征为卫星那图象地球的表面在可看见或红外波长(即。天气、间谍和遥感卫星)。例如,一枚卫星在太阳甚帝给某尔坏同步轨道也许每次横渡赤道十二次每天在近似地15:00当地时间。这由有达到轨道的轨道平面进动(转动)大约每天一度,向往回东,到与地球的革命同步在附近太阳。

  太阳角度均一通过调整达到自然岁差轨道对每年一个充分的圈子。由于地球转动,它轻微地是献身宗教者(赤道比它为完善轻微地长球形)和在进动的倾斜轨道的额外物质近赤道起因航天器:轨道的飞机在空间没有被固定相对遥远的星,而是慢慢地转动关于轴心。岁差的速度取决于轨道的倾向并且卫星的高度;通过平衡这二个作用,匹配岁差备奏清率的范围是可能的。典型的太阳同步轨道是大约600-800公里在高度,以期间在96-100分钟范围和倾向大约98°(轻微ie后退与地球的自转的方向比较:0°代表一条赤道轨道,并且90°代表一条极性轨道)。

  变异在轨道的这个类型是可能的;卫星可能有一条高度异常太阳同步轨道,在段落的“固定的太阳时期”为轨道的选上的点情况下只举行(典型地近地点).选上的轨道周期取决于期望再访率;卫星在每个段落横渡赤道在富成同一太阳时间,但它通常在不同的经度,因为地球在它之下转动。例如,96分钟的一个轨道周期,均匀地划分成地球太阳日(15次)益活安多宜构手段卫星在连贯轨道将横渡在十五不同经度,在同样地方太阳时间为每个地点,和再开始在第一经度每个第十五个段落,一次每天。

特别局击曲情况

太阳同步轨道

  中午或午夜轨道段落的地方太阳时期为赤道经度是在中午附近或午夜的地方和黎明或黄昏轨道段落的地方太阳时期为赤道经度是在日出或日落附近的地方,因此卫星之间日夜乘坐终止者。乘坐终止者为主动雷干管烟这父达卫星是有用的,因为卫星的太阳电池板能总看太阳,不用由地球被遮蔽。它为有些卫星也是有用的用需要限制对测量的太阳的影响的被动仪器,因为总指向仪器往地球的夜边是可能的。黎明或黄昏轨道为太阳观察的科学卫星使用了例如Yohkoh,踪影并且Hinode买得起他们星期日的一个几乎连续的看法。

  当卫星的高度增加,如此做必需的倾向,因此轨道的有用性加倍减少:首先,制较学值护互湖念胜因为(为一枚地球观察的卫星)卫星的照片从拍摄,并且,因为增长的倾向意味卫星奏鲜其次不会飞行在更高的纬度。一枚太阳同步卫星设计飞行在大陆美国例如,将需要它的倾向是132°或较少,意味~4600公里或较少的高度。阳同步轨道在其他行星附近是可能的,例如火星。

  为一条太阳同步轨道,岁差是后退(即相对于地球的旋转方向)为了在地球附近减慢卫星的视运动匹配地球的自转。岁差率的好略计是:那里是岁差率(rad/s)、是地球的赤道半径(6.378137毫米)、是卫星的轨道半径、是它的角频率(2π弧度在它的期间以前划分了)、它的倾向是地球的其次动态形状因子(1.08×10-3).

  最后数量与有关过寺院生活如下:是地球的过寺院生活、是地球的自转率(7.292115×10-5rad/s)、是普遍性的产品万有引力常数并且地球的大量(3.986004418×1014m³/s²)

专家评论

  资源卫星专家陈宜元谈太阳同步卫星

  “神舟”六号载人飞船2005年10月15日发射,腾讯科技全程报道这一令全国人民振奋的事件。为了让广大网友从各个角度了解“神六”,我们在发射前后邀请了众多院士、重量级专家与媒体人士人士作客腾讯,从各个角度谈“神六”,腾讯网特别邀请中国空间技术研究院研究员资源一号卫星总设计师陈宜元做客腾讯视频聊天室。聊天实录,访谈视频进入嘉宾访谈首页。 资源卫星总设计师陈宜元先生在腾讯网直播室中讲到,我们习惯的统称是卫星,实际上,卫星也包括了这些东西。我现在说轨道的分类。一种轨道是我们用的比较多的叫做静止轨道或者是地球同步轨道,和地球的自转是同步的。还有太阳同步。

  太阳同步轨道就是它的轨道和太阳角是保持一定角度,这样轨道面和太阳入射角保持一定,这样它经过当地的时间是不变的。你比如说,这个卫星今天上午10点半经过北京上空,那以后它经过北京上空的,都是10点半。但是大家说,你经过北京是这样,经过别的地方呢?经过别的地方也是10点半,是当地的时间。比如说,卫星这一圈经过北京10点半,下一圈经过新疆东部,应该是12点多了。但是实际上,在按照新疆当地时间,也是10点半。这儿有一个时差,当然如果新疆现在用的是北京时间,如果不用北京时间,按照当地时间。大家都知道,我们在新疆的时候,要是夏天去,到晚上10点钟,天还亮着。它就是一个时差。这样有什么好处呢?一个是,太阳同步轨道,使得你摇杆的时候,太阳的照射适宜,否则对地观测,太阳如果一会从这么照,一会儿从那面照,你的图象,就不太好解决。

  用太阳电池发电,不是太阳同步轨道也不行。因为太阳电池的发电,现在是用我们叫做太阳仪,它是像太阳帆板,把太阳照上来,然后发电。角度最好不要有太大变化,否则发电量就受到影响。所以,太阳同步轨道是我们对地观测卫星用的比较多的。这个轨道大体上是离地球500多公里到1000多公里的范围以内。太阳同步轨道可以稍微低一些,而且这样低对观测地球也有利,现在三万多公里你也可以看地球。他的优点是可以24小时老看着你,因为他是跟着地球。特别是监视导弹发射,我们叫做预警卫星,监测导弹发射的时候,可以24小时监视。因为刚才我说的,太阳同步轨道它是低空的,它绕地球转,它转一圈,一般都是100分钟,速度很快。所以,它不能够实时的,它只能够这一圈看一下,等到过了一圈,再看。所以要实现老盯着一个地方的话,就要很多卫星组成网。

  但是它有一个缺点,太远了。所以很多进一步的观察,进一步的监视,还要靠低的轨道卫星来补充一下。另外像载人飞船、回收卫星的话,它的轨道,一般都是300公里。另外,如果你没有新的动力去给它的话,由于大气有阻力,就会越来越忙最后掉下来,当然为了增加它的寿命,比如有的时候,要在空间呆比较长时间,它还要推进,还要增加它的抵抗大气阻力,还要使它延长寿命。我刚才说的,从轨道来分,有地球同步轨道,还有其他轨道,其他轨道,像载人飞船,还有一些其他卫星

  太阳同步轨道(Sun-synchronousorbit或Heliosynchronousorbit)指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向,轨道的倾角(轨道平面与赤道平面的夹角)接近90度,卫星要在两极附近通过,因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。为使轨道平面始终与太阳保持固定的取向,因此轨道平面每天平均向地球公转方向(自西向东)转动0.9856度(即360度/年)。

运行要素

  轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转方向相同、旋转角速度等于地球公转的平均角速度(即0.9856度/天或360度/年)的人造地球卫星轨道。太阳同步轨道的半长轴、偏心率和倾角这三个轨道要素须满足下式: cosi=-4.7736×10(1-e)a式中a为轨道半长轴,e为偏心率,i为倾角。由公式可以得知:太阳同步轨道的倾角必须大于90°,即它是一条逆行轨道。在圆轨道时,倾角最大为180°,所以太阳同步轨道的高度不会超过6000公里。

  在太阳同步轨道上运行的卫星,以相同方向经过同一纬度的当地时间是相同的。例如卫星由南向北(升段)经过北纬40°上空是当地时间早晨8点,以后升段经过北纬40°都是当地时间早晨8点。由于地球公转,即使时间相同,不同季节的地面光照条件也有明显差别。但是在一段不长的日子里光照条件大致相同。选择适当的发射时间,可以使卫星经过一些地区时这些地区始终具有比较好的光照条件,并且卫星在这些地区的上空始终处在太阳光的照射下,不会进入地球阴影,这时太阳电池可以充足供电而不会中断。倾角稍大于90°的太阳同步轨道还兼有极轨道的特点,可以俯瞰整个地球表面。

  气象卫星、地球资源卫星和照相侦察卫星一般都取太阳同步轨道,以使拍摄的地面目标的图像最好。太阳同步轨道对于轨道的精度要求较高,为了较长时间都能与太阳“同步”,卫星需要设有轨道控制系统,用于修正轨道误差和不断克服摄动力影响(见轨道保持)。

  太阳同步轨道(有时不正确地叫一条heliosynchronous轨道)是以地球为中心轨道哪些结合高度并且倾向在这种情况下一个对象在那条轨道通过在任何特定点地球‘s表面在地方的同样太阳时间.表面照明角度每次几乎将是同样。这套一致的照明设备是一个有用的特征为卫星那图象地球的表面在可看见或红外波长(即。天气、间谍和遥感卫星)。例如,一枚卫星在太阳同步轨道也许每次横渡赤道十二次每天在近似地15:00当地时间。这由有达到轨道的轨道平面进动(转动)大约每天一度,向东,到与地球的革命同步在附近太阳。

  太阳角度均一通过调整达到自然岁差轨道对每年一个充分的圈子。由于地球转动,它轻微地是献身宗教者(赤道比它为完善轻微地长球形)和在进动的倾斜轨道的额外物质近赤道起因航天器:轨道的飞机在空间没有被固定相对遥远的星,而是慢慢地转动关于轴心。岁差的速度取决于轨道的倾向并且卫星的高度;通过平衡这二个作用,匹配岁差率的范围是可能的。典型的太阳同步轨道是大约600-800公里在高度,以期间在96-100分钟范围和倾向大约98°(轻微ie后退与地球的自转的方向比较:0°代表一条赤道轨道,并且90°代表一条极性轨道)。

  变异在轨道的这个类型是可能的;卫星可能有一条高度异常太阳同步轨道,在段落的“固定的太阳时期”为轨道的选上的点情况下只举行(典型地近地点).选上的轨道周期取决于期望再访率;卫星在每个段落横渡赤道在同一太阳时间,但它通常在不同的经度,因为地球在它之下转动。例如,96分钟的一个轨道周期,均匀地划分成地球太阳日(15次)手段卫星在连贯轨道将横渡在十五不同经度,在同样地方太阳时间为每个地点,和再开始在第一经度每个第十五个段落,一次每天。

技术细节

太阳同步轨道

  为一条太阳同步轨道,岁差是后退(即相对于地球的旋转方向)为了在地球附近减慢卫星的视运动匹配地球的自转。岁差率的好略计是:那里是岁差率(rad/s),是地球的赤道半径(6.378137毫米),是卫星的轨道半径,是它的角频率(2π弧度在它的期间以前划分了);它的倾向是地球的其次动态形状因子(1.08×10-3);最后数量与有关过寺院生活如下:是地球的过寺院生活,是地球的自转率(7.292115×10-5rad/s),是普遍性的产品万有引力常数并且地球的大量(3.986004418×1014m³/s² 太阳同步轨道。由于地球扁率(地球不是圆球形,而是在赤道部分隆起),卫星轨道平面绕地球自转轴旋转。如果卫星轨道平面绕地球自转轴的旋转方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同,则这种卫星轨道叫太阳同步轨道。

  人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动三定律。(1)卫星轨道为一椭圆,地球在椭圆的一个焦点上。其长轴的两个端点是卫星离地球最近和最远的点,分别叫做远地点和近地点。(2)人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,在远地点时最低,在近地点时最高。速度的变化服从面积守恒规律,即卫星的向径(卫星至地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等。(3)人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行,其运行周期取决于轨道的半长轴(与半长轴的二分之三次方成正比)。不管轨道形状如何,只要半长轴相同,它们就有相同的运行周期。人造地球卫星轨道的形状和大小由它的半长轴和半短轴的数值来决定。其半长轴和半短轴的数值越大,轨道越高;半长轴与半短轴相差越多,轨道的椭圆形越扁长;并长轴与半短轴相等则为圆形轨道。

  卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角叫轨道倾角,它是确定卫星轨道空间位置的一个重要参数。轨道倾角小于90o为顺行轨道;轨道倾角大于90o为逆行轨道;轨道倾角为0o则为赤道轨道;轨道倾角等于90o,则轨道平面通过地球南北极。

  就是通过地球南北极的卫星轨道平面,每天向东移动0.9856度,这个角度正好是地球绕太阳公转每天东移的角度。轨道高度在700千米至1000千米之间,运行于此轨道的卫星。卫星总是在相同的当地时间从相同的方向经过同一纬度,例如卫星从南向北经过北纬40度的当地时间是清晨8点,以后也总是在当地时间早8点由南向北经过北纬40度,这样的卫星像太阳一样,在同一季节里,总是在当地同一时间从相同方向出现,因此称为太阳同步卫星。这类卫星的特点是:只要设计好轨道、发射时间,就可以使某一地区在卫星经过时总处于阳光照射下,太阳能电池不会中断工作,可以拍摄下最好的图像,资源卫星、照相卫星、气象卫星多属此类。

同步卫星

空间站

  同步卫星简言之就是与地球自转同步的人造卫星,即它绕地心旋转的速度和地球自转的速度必须一致,运转周期与地球自转的周期必须相同,都为23小时56分4秒。 因此,从地面上看去,与地球同步的同步卫星,好像固定在天上不动一样。这就如同在一辆快速前进的火车上,由于乘客的运动速度都相同,相互间的位置始终保持不变,处于相对静止的状态一样,所以这种卫星又称为“静止卫星”。卫星之所以不会受到地球的引力而坠落下来,是因为它绕地心旋转产生的离心力与地球引力相平衡。要获得这一平衡只有两个途径,或者加快运行速度,或者增加旋转半径的距离。而地球同步卫星的运行速度是与地球相同的,因此只能从距离方面着手,使同步卫星达到足够的高度它才不会坠落。经过计算得出,只有运行在离地面高为35786千米太空的人造卫星,才能与地球同步运行,既不会飞离也不会坠落。因此,人们将35786千米的高空轨道称为“同步轨道”。

  而要将同步卫星发射到同步轨道上,却是相当困难和复杂的。因为受火箭运载能力的限制和发射场一般不处于赤道上的影响,多数的运载火箭不能将卫星直接送到同步轨道上,必须分为三个阶段才能入轨。第一步,运载火箭将卫星送到距地面200---300千米的停泊轨道;第二步,以停泊轨道的环绕速度将卫星加速送到转移轨道与同步轨道相切处,即转移轨道的远地点;第三步,在远地点上点燃发动机,使卫星进入地球同步轨道,并用卫星上的小发动机调整卫星的姿态,使卫星完全进入同步轨道。

  我国的同步卫星技术已处于世界领先位置。1990年,我国“长征”3号火箭首次发射美国休斯公司的“亚洲”1号通信卫星,使卫星的入轨精度居该公司自己生产、发射的32颗同步卫星之首,因而震惊了世界。1992年、1994年,我国的“长征”2号E捆绑式火箭再次发射了该公司的“澳星B1”、“澳星B2”通信卫星,所有入轨参数的精度比合同规定值高出了几倍甚至几十倍!

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