本期将以北斗为出发点,纵观全球的卫星覆盖。
人造地球卫星:环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器。人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90%以上。
自1957年苏联发射第一颗人造卫星以来,人类发射的卫星超过6600颗,其中3000多颗已经损毁,还有3000多颗在运行,实际有用的只有1000多颗。而剩下的则作为太空垃圾一直漂浮在宇宙之中。
随着科学技术进一步发展,需求将越来越多,未来发射的卫星也将会越来越多,甚至是几何级的增长!
这么多的卫星如何在太空运行,如何做到有序不发生混乱出现太空“交通事故”呢?退役的卫星如何处理才不会成为太空垃圾占用空间资源呢?
回答一
每颗卫星都有自己的运行轨道,只有卫星未失控,向来是井水不犯河水。
位于太空中的卫星是非常渺小的,轨道高度1公里的偏差、0.1°的倾角变化,两颗卫星直接也是相距遥远!
即便是同一轨道多颗卫星,如北斗的地球静止轨道,也是有角度差的。
首先来了解一下人造地球卫星的高度分布
根据卫星运行的高度,卫星轨道大致分为:
低轨道<1000公里;中高轨道1000-20000公里左右;高轨道>于20000公里。
实际划分并没有这么严格的界限,以上一期北斗卫星为例,21300公里MEO卫星也划分为在中地轨道;以北斗为参考,下图看看三种轨道的真实对比。
平面对比
一般对地观测卫星的轨道高度不算太高,属于中低轨道卫星。如我国的风云1号、风云3号气象卫星的轨道高度都在800多千米,资源探测卫星轨道高度在300-500千米,间谍卫星因为要尽可能看清地面目标,所以它们的轨道高度更低,甚至只有100多千米。(特别说明:近地轨道一般指高度2000km以内)
低轨道空间集中了大多数的地球卫星,主要原因一是发射成本较低、二是实际用途需求、三是技术实力有限,大多数小卫星、商用卫星都集中在这个空间,密密麻麻,如下图所示。
中高轨道20000公里附近,集中了全球四大导航卫星系统,1000-20000km也分布其他各类用途卫星,数量相对要少一些。
高轨道卫星一般与通讯有关,最典型的就是地球静止轨道卫星,高度3.6万千米,基本都是通信卫星。比静止轨道还高的卫星也有,如我国发射的双星探测卫星,远地点就有近8万公里,但相对数量就少很多,特殊用途;所以高轨道卫星数量相对来说最少。
再来了解一下人造地球卫星的角度分布
仅从高度来分析卫星分布显然不够,地球外太空是三维立体的,需要不同的轨道角度才能完成多角度多区域信号覆盖。
按照轨道倾角大小,卫星的轨道可分为:赤道轨道、极地轨道、倾斜轨道(分顺行轨道和逆行轨道)。
1、赤道轨道:倾角为0°,卫星轨道平面 与地球赤道平面重合,卫星始终在赤道上空飞行。
2、极地轨道:倾角为90°,卫星轨道平面与地球赤道平面垂直,卫星飞跃南北两极上空。它的星下点轨迹可以覆盖全球,是观测整个地球的最合适的轨道。气象卫星、资源卫星、侦查卫星经常采用这种轨道。
3、倾斜轨道:轨道倾角既不是0°又不是90°,统称倾斜轨道,分为顺行轨道和逆行轨道。
顺行轨道:0°<倾角<90°,卫星自西向东顺着地球自转的方向运动。
逆行轨道:90°<倾角<180°,卫星自东向西逆着地球自转的方向运动。
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