Quỹ đạo địa tĩnh – Wikipedia tiếng Việt

Quỹ đạo địa tĩnh. Trong hình, chấm tròn nhỏ màu xanh hoạt động trên đường tròn quỹ đạo quanh Trái Đất là một vệ tinh địa tĩnh, chấm tròn màu nâu trên bề mặt Trái Đất là một điểm bất kể được xác lập nằm trên đường xích đạo tốc độ góc của vệ tinh này và tốc độ tự quay của một điểm trên xích đạo là như nhau Hai vệ tinh địa tĩnh có cùng quỹ đạo

Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo tròn ngay phía trên xích đạo Trái Đất (vĩ độ 0º). Bất kỳ điểm nào trên mặt phẳng xích đạo đều quay tròn xung quanh Trái Đất theo cùng một hướng và với cùng một chu kỳ (vận tốc góc) giống như sự tự quay của Trái Đất. Nó là trường hợp đặc biệt của quỹ đạo địa đồng bộ, và là quỹ đạo được những người khai thác hoạt động của vệ tinh nhân tạo ưa thích (bao gồm các vệ tinh viễn thông và truyền hình). Các vị trí vệ tinh chỉ có thể khác nhau theo kinh độ.

Ý tưởng về vệ tinh địa đồng bộ cho mục đích viễn thông đã được Herman Potocnik đưa ra lần đầu tiên năm 1928. Các quỹ đạo địa đồng bộ và địa tĩnh cũng đã được Arthur C. Clarke, tác giả truyện khoa học viễn tưởng phổ biến lần đầu tiên năm 1945 như là các quỹ đạo có ích cho các vệ tinh viễn thông. Do đó, đôi khi các quỹ đạo này còn được nói đến như là các quỹ đạo Clarke. Tương tự, “vành đai Clarke” là một phần của khoảng không vũ trụ nằm phía trên mực nước biển trung bình khoảng 35.786 km trong mặt phẳng xích đạo, trong đó các quỹ đạo gần-địa tĩnh có thể đạt được.

Các quỹ đạo địa tĩnh là có ích do chúng làm cho vệ tinh có vẻ như là tĩnh so với điểm cố định và thắt chặt nào đó trên Trái Đất. Kết quả là những ăng ten hoàn toàn có thể hướng tới theo một phương cố định và thắt chặt mà vẫn duy trì được liên kết với vệ tinh. Vệ tinh quay trên quỹ đạo theo hướng tự quay của Trái Đất ở độ cao khoảng chừng 35.786 km ( 22.240 dặm ) phía trên mặt đất. Độ cao này là đáng quan tâm do nó tạo ra chu kỳ luân hồi quỹ đạo bằng với chu kỳ luân hồi tự quay của Trái Đất, còn được biết đến như là ngày thiên văn .

Sử dụng cho những vệ tinh nhân tạo[sửa|sửa mã nguồn]

Các quỹ đạo địa tĩnh chỉ hoàn toàn có thể đạt được rất gần với vòng 35.786 km phía trên xích đạo. Các vệ tinh quỹ đạo địa đồng điệu tròn khác ( nếu có ) sẽ cắt ngang quỹ đạo địa tĩnh và hoàn toàn có thể xảy ra va chạm với những vệ tinh địa tĩnh này. Trên trong thực tiễn điều này có nghĩa là tổng thể những vệ tinh địa tĩnh cần phải sống sót trên vòng tròn này, nó đặt ra những yếu tố như phải ngừng hoạt động giải trí của những vệ tinh vào cuối chu kỳ luân hồi hoạt động giải trí của nó ( ví dụ như khi chúng hết lực đẩy ) .Quỹ đạo chuyển tiếp địa tĩnh được sử dụng để chuyển vệ tinh từ quỹ đạo gần Trái Đất vào quỹ đạo địa tĩnh .Hệ thống toàn quốc tế những vệ tinh địa tĩnh đang hoạt động giải trí được sử dụng bởi những vệ tinh khí tượng để cung ứng những hình ảnh bằng ánh sáng thường và hồng ngoại về mặt phẳng và bầu khí quyển Trái Đất. Các mạng lưới hệ thống vệ tinh này gồm có :
Phần lớn những vệ tinh viễn thông thương mại ( và vệ tinh truyền hình ) cũng hoạt động giải trí trên những quỹ đạo địa tĩnh .Statite, một vệ tinh giả thuyết, sử dụng buồm mặt trời để biến hóa quỹ đạo của nó, về mặt kim chỉ nan hoàn toàn có thể giữ cho nó trên ” quỹ đạo địa tĩnh ” với độ cao / độ nghiêng khác so với quỹ đạo địa tĩnh xích đạo ” truyền thống lịch sử ” .

Tính toán độ cao quỹ đạo địa tĩnh[sửa|sửa mã nguồn]

Trên quỹ đạo địa tĩnh, vệ tinh không bị đẩy về phía Trái Đất mà cũng không bay ra xa khỏi nó. Vì thế, những lực tác động ảnh hưởng lên vệ tinh phải triệt tiêu lẫn nhau ( theo Định luật 1 Newton về hoạt động ), hầu hết là lực ly tâm và lực hướng tâm ( ở đây coi những lực khác là không đáng kể ). Để thống kê giám sát độ cao quỹ đạo địa tĩnh, người ta cần phải cân đối hai lực này :

F

h
t

=

F

l
t

{\displaystyle F_{ht}=F_{lt}}

Theo định luật 2 Newton về chuyển động, ta có thể thay thế các lực

F

{\displaystyle F}

bằng khối lượng của vật thể nhân với gia tốc mà vật thể có được do các lực này:

m

v
t

⋅

a

g

=

m

v
t

⋅

a

c

{\displaystyle m_{vt}\cdot a_{g}=m_{vt}\cdot a_{c}}

Thấy rằng khối lượng của vệ tinh,

m

v
t

{\displaystyle m_{vt}}

, xuất hiện trên cả hai vế—ta có thể chia cả hai vế cho

m

v
t

{\displaystyle m_{vt}}

(do nó ≠0) và có thể rút ra kết luận là quỹ đạo địa tĩnh là độc lập với khối lượng của vệ tinh. Vì vậy, tính toán độ cao được đơn giản thành tính toán điểm mà cường độ của gia tốc ly tâm có được từ chuyển động trên quỹ đạo và gia tốc hướng tâm tạo ra bởi trường hấp dẫn của Trái Đất phải bằng nhau.

Cường độ tần suất ly tâm là :

|

a

c

|

=

ω

2

⋅
r

{\displaystyle |a_{c}|=\omega ^{2}\cdot r}

…trong đó

ω

{\displaystyle \omega }

là vận tốc góc tính bằng radian trên giây, và

r

{\displaystyle r}

là bán kính quỹ đạo tính theo đơn vị mét từ tâm Trái Đất.

Cường độ của tương tác mê hoặc là :

|

a

g

|

=

M

e

⋅
G

r

2

{\displaystyle |a_{g}|={\frac {M_{e}\cdot G}{r^{2}}}}

…trong đó

M

e

{\displaystyle M_{e}}

là khối lượng của Trái Đất tính theo kilôgam, và

G

{\displaystyle G}

là hằng số hấp dẫn.

Cân bằng cả hai tần suất ta thu được :

r

3

=

M

e

⋅
G

ω

2

{\displaystyle r^{3}={\frac {M_{e}\cdot G}{\omega ^{2}}}}

r
=

M

e

⋅
G

ω

2

3

{\displaystyle r={\sqrt[{3}]{\frac {M_{e}\cdot G}{\omega ^{2}}}}}

Chúng ta có thể biểu diễn điều này trong dạng khác một chút bằng cách thay thế

M

e

⋅
G

{\displaystyle M_{e}\cdot G}

bằng

μ

{\displaystyle \mu }

, hằng số hấp dẫn địa tâm:

r
=

μ

ω

2

3

{\displaystyle r={\sqrt[{3}]{\frac {\mu }{\omega ^{2}}}}}

Vận tốc góc

ω

{\displaystyle \omega }

được tìm bằng cách chia góc mà vệ tinh đi qua trong một vòng quay (

360

∘

=
2
⋅
π
 
r
a
d

{\displaystyle 360^{\circ }=2\cdot \pi \ rad}

) trong chu kỳ quỹ đạo (thời gian nó cần để thực hiện đủ một vòng quay: nó bằng một ngày thiên văn, hay 86,164 giây). Điều này cho ta:

ω
=

2
⋅
π

86164

=
7.29
⋅

10

−
5

 

r
a
d

⋅

s

−
1

{\displaystyle \omega ={\frac {2\cdot \pi }{86164}}=7.29\cdot 10^{-5}\ \mathrm {rad} \cdot \mathrm {s} ^{-1}}

Bán kính quỹ đạo sẽ là 42.164 km. Trừ đi bán kính Trái Đất tại xích đạo, bằng 6.378 km, cho ta kết quả cuối cùng của độ cao là 35.786 km.

Vận tốc quỹ đạo ( cho biết vệ tinh quay trong khoảng trống nhanh đến mức nào ) được tính bằng cách nhân tốc độ góc với nửa đường kính quỹ đạo :

v
=
ω
⋅
r

{\displaystyle v=\omega \cdot r}

= 3,07 km/s = 11.052 km/h

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://vh2.com.vn
Category : Trái Đất