Come modificare un Orbit Complanare

Sarebbe difficile pensare a una parte della vita umana che non è influenzata dalle informazioni che i satelliti trasportano . Satelliti guardare il tempo , trasportano segnali telefonici e di fornire informazioni di navigazione per il traffico di terra, aria e mare. L'orbita di un satellite deve corrispondere il suo compito . A lungo termine satellite di osservazione meteorologica dovrebbe essere in alto , orbita geostazionaria in modo che possa monitorare costantemente una faccia della Terra , mentre i satelliti per la navigazione potrebbe trovare orbite basse più efficiente. Il compito di regolare l'orbita di un satellite è un problema di meccanica orbitale , e uno dei problemi più comuni di meccanica orbitale sta cambiando orbita complanare .

Orbita di un satellite è determinata dal la sua posizione e la sua velocità . Così due satelliti che passano attraverso lo stesso punto esatto possono avere completamente diverse orbite se le loro velocità sono differenti . Questo è il trucco per cambiare orbite complanari . A un certo punto in orbita di un satellite , cambiare la sua velocità per mettere in un'orbita diversa . Poi lasciarlo andare per un po ' fino a quando si arriva dove si vuole che finisca e cambiare la sua velocità di nuovo per metterlo nella sua orbita finale . I dettagli non sono poi così complicato , in un paio di equazioni chiave. Istruzioni
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calcolare la velocità iniziale del satellite . La velocità è data dalla radice quadrata di volte costante gravitazionale di Newton la massa della Terra diviso per il raggio orbitale del satellite .

Per esempio , un satellite in orbita circolare 250 km sopra la superficie terrestre ha un raggio pari al raggio della Terra più la sua quota; cioè

6,378 x 10 ^ 6 + 250 x 10 ^ 3 metri = 6,628 x 10 ^ 6 metri.

G x M per la Terra è 3,968 x 10 ^ 14 m ^ 3 /s ^ 2 in modo la velocità del satellite è data da

sqrt ( G x M/r1 ) = sqrt ( 3,968 x 10 ^ 14/6.628 x 10 ^ 6) = 7755 metri al secondo ( più di 17.000 miglia per ora) .
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Rilevare la velocità dell'orbita finale . La velocità è data dalla stessa equazione come al punto 1 , solo con il diverso raggio .

Per esempio , diciamo che si voleva spostare il satellite su un'orbita circolare di 4000 km sopra la superficie della Terra . La velocità finale sarebbe

sqrt ( 3,968 x 10 ^ 14/10.378 x 10 ^ 6) = 6197 metri al secondo .
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Calcolare la velocità di partenza della trasferire orbita per ottenere dalla iniziale per l'orbita finale . Cioè, il satellite non si limita a saltare da un'orbita all'altra; trasferisce attraverso un orbita ellittica . La velocità di partenza dell'orbita ellittica è dato da

sqrt ( ( G x M) x ( 2/r_initial - . 2 /( r_initial + r_final ) )

Ad esempio, il problema è

sqrt ( 3,968 x 10 ^ 14 x ( 2/6.628 x 10 ^ 6 - . 2 /( 6,628 x 10 ^ 6 + 10,378 x 10 ^ 6)) = 8569 metri al secondo

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Azionare propulsori del satellite abbastanza a lungo per cambiare la velocità del satellite , una manovra noto nel settore come "delta - V . " La quantità di delta - V è la differenza tra la velocità dell'orbita iniziale e . velocità dell'orbita trasferimento in quello stesso punto

Per il problema esempio, la velocità di trasferimento orbita è 8569 metri al secondo e la velocità iniziale è 7755 metri al secondo , così la differenza è 8569-7755 = 814 metri al secondo .
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calcolare la velocità finale del satellite nell'orbita di trasferimento . Cioè , quanto velocemente il satellite andrà quando si è in viaggio nella sua orbita di trasferimento verso il raggio dell'orbita finale . l'equazione è la stessa che nel passaggio 3 , salvo che le s " r_initial " e " r_final " Cambiamo luoghi

Per il problema , ad esempio, questo diventa : .

sqrt ( 3.968 x 10 ^ 14 x ( 2/10.378 x 10 ^ 6 - 2 /( 10,378 x 10 ^ 6 + 6,628 x 10 ^ 6 )) = 5472 metri al secondo
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Quando il satellite è a . suo raggio finale desiderato , applicare un altro delta - V , questa volta pari alla differenza tra la velocità desiderata calcolata nel passo 2 e la velocità di trasferimento orbita in quello stesso punto , calcolato al passaggio 5 .

per l'esempio problema , questo diventa :

6197 - 5472 metri al secondo = 725 metri al secondo

.