Низкая опорная орбита

Низкая опорная орбита (НОО, низкая околоземная орбита) — орбита космического аппарата около Земли. Орбиту правомерно называть «опорной», если предполагается её изменение — увеличение высоты или изменение наклонения. Если же маневры не предусмотрены или космический аппарат вообще не имеет собственной двигательной установки, предпочтительно использование названия «низкая околоземная орбита». В общем случае считается, что космический аппарат находится на опорной орбите, если он движется с первой космической скоростью, которая для планеты Земля порядка 7,9 км/с, и находится на высоте, где соответствующая плотность верхних слоёв атмосферы, в первом приближении, допускает круговое или эллиптическое движение. При этом на орбите такого типа аппарат может находиться и менее одного витка. Типичные параметры опорной орбиты, на примере космического корабля «Союз-ТМА» составляют:

• Минимальная высота над уровнем Земли (в перигее) — 193 км,
• Максимальная высота над уровнем Земли (в апогее) — 220 км,
• Наклонение — 51,6 градуса,
• Период обращения — около 88,3 минуты.

При определении высоты НОО важно указывать, от какой модели Земли она отсчитывается. Российские баллистики традиционно указывают высоту над эллипсоидом, а американские — над сферой, в результате разница может достигать 20 км (примерно соответствует разнице экваториального и полярного радиусов Земли), а положения апогея и перигея — смещаться.

Так как суточное вращение Земли участвует в выведении ракеты-носителя на орбиту, то грузоподъёмность зависит от наклонения орбиты к плоскости экватора. Наилучшие условия достигаются, если НОО имеет наклон к экватору, который совпадает с широтой стартовой площадки, с которой был осуществлён запуск. Другие наклонения орбиты ведут к уменьшению параметров ракеты-носителя по способности вывода груза на орбиту. Однако, не для всех космодромов возможен запуск в наиболее энергетически выгодном направлении, так, например, для Байконура с широтой около 46 градусов невозможен запуск на наклонения меньше 48,5 градусов из-за ограничений по полям падения отделяющихся частей ракет. Наиболее часто используемое наклонение при запусках с Байконура — 51,6 градуса, меньшие наклонения используются редко.

Время жизни, или время нахождения КА на НОО, зависят от баллистических параметров искусственного небесного тела и от текущей активности Солнца, которое влияет на протяжённость внешних слоёв атмосферы Земли.

Чем ниже орбита, тем больше масса груза, который может вывести на неё ракета-носитель при прочих равных условиях. Поэтому опорную орбиту выгодно делать как можно ниже. На практике, однако, время существования менее одних суток может вызвать проблемы при отказах на борту космического аппарата, поэтому такие низкие орбиты практически не используются. Кроме того, на минимальную высоту опорной орбиты влияет величина погрешности выведения, так как при неблагоприятном сочетании ошибок измерительных приборов, органов управления и внешних факторов орбита может оказаться слишком низкой и КА вернётся в атмосферу Земли и сгорит, прежде чем успеет сманеврировать. Тем не менее, известны случаи выведения аппаратов на орбиты с периодом обращения менее 88 минут и высотой перигея 121—150 км. Например, на опорную орбиту с перигеем 129 км была выведена автоматическая станция Луна-7. На похожие орбиты выводились спутники семейства KH-7 Gambit.

Понятие «опорная орбита» вошло в обиход с началом запусков четырёхступенчатой ракеты 8К78 «Молния», четвёртая ступень которой запускалась в невесомости после совершения примерно 3/4 оборота вокруг Земли, как требовалось для межпланетных и лунных АМС.

Использование

Низкая околоземная орбита может использоваться не только, как опорная, но и как рабочая. В общем случае низкими считаются орбиты с высотой апогея до 2000 км. Особой разновидностью низких околоземных орбит является солнечно-синхронная орбита. На такие орбиты запускаются спутники дистанционного зондирования Земли.

На низкой околоземной орбите находится МКС. После завершения в 1972 году программы «Аполлон» все пилотируемые полёты в космос происходят на низкой околоземной орбите.

В связи с интенсивным использованием на низких орбитах обращается большое количество космического мусора, что приводит к осложнениям в эксплуатации МКС.

Срок существования спутника на НОО

Время нахождения спутника на НОО зависит от многих факторов, особенно сильно зависит от влияния Луны и высоты над плотными слоями атмосферы. Например орбита ИСЗ «Эксплорер-6» (США) менялась каждые 3 месяца от 250 до 160 км, что привело к сроку службы спутника в 2 года, вместо 20 запланированных, так же первый спутник Земли просуществовал 3 месяца(перигей 215 км, апогей 939 км). Другие факторы влияющие на срок службы: высота плотных слоев атмосферы может меняться в зависимости от времени суток и от орбиты спутника, например, в полдень разогретые слои атмосферы на высоте в 300 км имеют плотность в 2 раза больше чем в полночь, а прохождение спутника над экватором Земли так же снижает высоту перигея спутника. Возросшая солнечная активность может привести к резкому увеличению плотности верхней атмосферы - в результате спутник тормозится сильнее, а высота его орбиты снижается быстрее. Существенную роль играет и форма спутника, а именно площадь его миделя (поперечного сечения); для спутников, специально предназначенных к работе на низких орбитах, зачастую выбирают стреловидную, аэродинамически обтекаемую форму корпуса.

См. также

• Геопереходная орбита
• Геосинхронная орбита
• Геостационарная орбита

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Добавить иллюстрации.