Низкая околоземная орбита

НОО – низкая опорная орбита или (низкая околоземная орбита, официальный международный термин LEO.), орбита для космических аппаратов околоземного пространства. Орбита так называется «опорная» если предполагаемый космический аппарат может изменить свою высоту. На низкой околоземной орбите присутствует большее количество спутников, но и космический мусор в большом количестве. Считается, что космический аппарат, расположенный на низкой околоземной орбите  может двигаться с первой космической скоростью по круговой или эллиптической траектории. Минимальное нахождение на самой низкой опорной орбите не менее одного витка вокруг Земли. Примером может служить транспортный космический пилотируемый аппарат «Союз-ТМА».

Низкая опорная орбита вошла в международные термины с первыми запусками четырёх ступенчатой ракеты 8К78 «Молния». После трех или четырех оборотов вокруг Земли, четвертая ступень запускалась для отправки межпланетных автоматических станций.

Параметры Низкой околоземной орбиты

Минимальная высота (перигее) – 193 км.

Максимальная высота (апогее) – 220 км.

Наклон – 51,6 градусов.

Оборот вокруг Земли с первой космической скоростью – около 88,3 минуты.

При вычислении траектории и высоты космического аппарата, Российские и Американские баллисты пользуются разными методами. Российские указывают высоту над эллипсоидом, в то время как американские баллисты над сферой. Таким образом, получается небольшая разница в показаниях, примерное смещение апогея и перигея на 20 км.

Благодаря земному вращению, космические ракеты могут выводить большее количество грузов, затрачивая меньшее количество энергии. Грузоподъёмность зависит от наклона к околоземной орбите и плоскости экватора. Наиболее благоприятные условия для грузового ракетоносителя считается, если предполагаемая для космического аппарата низкая околоземная орбита наклонена ближе к экватору. Космодром, который совпадает с такой широтой, наиболее энергоемкий для таких запусков. Космодромам, которые находятся дальше от экваториальной зоны, не выгодно запускать свои ракеты-носители в связи с большими энегрозатратами. Пример такому расположению стал Российский космодром Байконур в Казахстане с широтой в 46 градусов из-за ограничения в 48,5 градусов для НОО и падения останков частей ракеты-носителей. Космодром Байконур в основном использует для запусков наклонение в 51,6 градуса.

Вывод космического аппарата на НОО

Считается, что чем ниже опорная орбита, тем больший груз можно вывести на нее при прочих разных условиях. Так и поступают многие космические агентства мира для вывода в космос пилотируемых и непилотируемых космических аппаратов. В мировой практике, время полета до вхождения в плотные слои атмосферы до одних суток, не используется т.к. могут возникнуть проблемы при отказах аппаратуры. Проблемы могут возникнуть в погрешностях аппаратуры на КА и ошибках вычисления околоземной орбиты. Такие космические аппараты могут раньше сойти с орбиты и сгореть в атмосфере, чем принять орбитальный маневр для подъема выше. Тем не менее, были случаи вывода КА на орбиту с обращением менее 88 минут и перигеем 120-150 км. Над уровнем моря. Пример: автоматическая космическая станция Луна 7 (129 км), спутники семейства KH-7 Gambit.

Как используется низкая околоземная орбита

Данный тип орбиты используется не только как опорная для КА, но и как рабочая. Околоземная орбита считается с апогеем до 2000 км. Особая орбита считается солнечно-синхронная орбита для запуска спутников дистанционного зондирования земного пространства.

После окончания программы «Аполлон» в 1972 году, все пилотируемые полеты в космосе происходят на НОО. Примером тому стоит МКС, но в связи с интенсивным использованием всеми странами экономически выгодной НОО, на ней собралось большое количество космического мусора, тем самым он затрудняет эксплуатацию МКС на околоземной орбите.

В американском центре (JSpOC) следят за 8 500 объектами размером более 10 см. Но даже объект размером в несколько миллиметров, может двигаться со скоростью более 8 км в секунду. Такие мельчайшие песчинки могут устроить катастрофу даже на МКС.

Время существования спутников на низкой околоземной орбите

Жизнь и работа спутника на любой низкой орбите зависит от многих факторов. Наиболее сильное влияние зависит от Луны, а так же высоты апогея спутника. Например, неудачная эксплуатация американского спутника «Эксплорер-6» на орбите ИСЗ, которая менялась раз в три месяца в диапазоне от 160-250 км., что привело к уменьшению срока службы с 20 до 2 лет.

Другие факторы влияющие на работу спутников это, время суток. В полдень атмосфера разогревается на высоту до 300 км и становится плотнее, тем самым тормозит спутник, ускоряя его снижение высоты. Не маловажную роль в сроке жизни спутника играет его форма, а именно его площадь поперечного сечения (миделя). Спутники, предназначенные для работы на низких околоземных орбитах, имеют обтекаемую, а зачастую и стреловидную форму корпуса для хорошей аэродинамической обтекаемости.

Особенности расположения КА на низкой околоземной орбите

Космический аппарат, находящийся на низкой орбите, значительно быстрее обращается вокруг Земли. Находящийся спутник или КА должен иметь большую скорость для того, что бы сбалансировать силу гравитации и скорость. Средняя скорость КА на данной орбите, около 8 км в секунду с периодом обращения около 88-90 минут вокруг Земли.

Низкое расположение спутника уменьшает потерю качества телекоммуникационного сигнала связи по сравнению с другими, более высокими орбитами.

Космическая и солнечная радиация значительно меньше влияет на работу аппаратуры спутников на НОО из-за магнитного поля Земли.

Меньшая затрата при доставке спутников на низкие околоземные орбиты и большая их масса.

Какие спутники и КА в основном размещают на НОО

1. Спутники связи.
2. 2. Спутники, ведущие наблюдение за поверхностью Земли.

Международная Космическая Станция (МКС)  в пределах от 320 км., и до 400 км., в апогее, околоземная орбита.  Иногда МКС можно увидеть невооружённым глазом.