Prostředí blízkého kosmu a jeho implikace
MVZ236
Adam Strauch
26. 9. 2016
Úvodní informace k předmětu
● Tematické zaměření
● Podmínky ukončení
– Úvaha
– Závěrečná zkouška
– Dobrovolné průběžné testy
Základní termíny
●
Rozhraní atmosféry a kosmu = Kármánova linie
(100 km)
●
Termín „Aerospace“
●
Cislunární prostor
●
Orbita = oběžná dráha
●
Satelit = družice
Pohyb na oběžných drahách
●
Specifický charakter pohybu
●
Vlastnosti oběžné dráhy:
– Výška
– Perioda
– Inklinace (sklon)
– Tvar
Výška oběžné dráhy
●
Pevné sepětí výšky oběžné dráhy a rychlosti pohybu
●
Rychlost pohybu nezávisí na hmotnosti
Perioda oběžné dráhy
●
Doba, za kterou satelit učiní jeden celý oběh
●
S rostoucí výškou se perioda zvyšuje
Sklon oběžné dráhy
●
Úhel roviny oběhu vůči rovině rovníku
Tvar oběžné dráhy
●
Oběžné dráhy ve tvaru elipsy s různou
excentricitou
●
Kruh je elipsou s nulovou excentricitou
●
Satelit se v různých částech elipsy pohybuje v
různé výšce a různou rychlostí
●
Nejmenší výška a největší rychlost v perigeu,
největší výška a nejmenší rychlost v apogeu
Tvar oběžné dráhy
Typy oběžných drah
●
Konkrétní typ oběžné dráhy satelitu zvolen na základě
požadavků mise, jíž má vykonávat
●
Vlastnosti zvolené oběžné dráhy mají dopady na její
praktické dopady:
– Doba viditelnosti satelitu z určeného bodu při jednom
přeletu a frekvence přeletů
– Maximální výška satelitu nad horizontem z určeného bodu
– Množství povrchu pokrytého satelitem
– Maximální možné rozlišení snímání povrchu
– Délka prodlevy v komunikaci se satelitem
– Náročnost na pozemní podpůrnou infrastrukturu
– Životnost satelitu
– Zranitelnost ze strany nepřítele
Typy oběžných dráh dle výšky
●
Nízké oběžné dráhy (Low Earth Orbits, LEO)
– 200 až 2 000 km
– perioda okolo 90 minut
– dálkové sledování Země, konstelace komunikačních satelitů
– na nízkých orbitách nízká životnost
●
Střední oběžné dráhy (Medium Earth Orbits, MEO)
– 2 000 až 35 786 km
– perioda okolo 6 hodin
– konstelace komunikačních a navigačních satelitů
●
Vysoké obežné dráhy (High Earth orbits, HEO)
– od 35 786 km
– perioda 24 hodin a více
– vědecké mise
Typy oběžných dráh dle výšky
Specifické typy oběžných drah
●
Geostacionární dráha – z povrchu Země fixní
poloha
●
Geosynchronní dráhy – dráhy s periodou
oběhu 1 den
●
Polární dráhy – sklon blízký 90 stupňům
●
Dráhy typu „Molniya“ – silně eliptické
Faktory snižující životnost satelitů
●
Obecně nehostinné prostředí
●
Konstrukční omezení
●
Specifické hrozby:
– Kosmická radiace („sluneční vítr“) +
Van Allenovy pásy
– Gravitační anomálie
– Svrchní vrstva atmosféry
– Odpad
Anatomie satelitního systému
● Strukturální subsystém
● Termoregulace
● Zdroj energie
● Řídící počítač
● Komunikační systém
● Systém poziční kontroly
● Pohon
● Specializované nástroje
+ pozemní řídící středisko
Váhové kategorie satelitních systémů
●
Large satellite > 1,000 kg
●
Medium-sized satellite 500-1,000 kg
●
Minisatellite 100-500 kg
●
Microsatellite 10-100 kg
●
Nanosatellite 1-10 kg
●
Picosatellite 0.1-1 kg
●
Femtosatellite < 0.1 kg
Zranitelnost satelitních systémů
● Předvidatelná dráha
● Relativně dobrá viditelnost a dosažitelnost
● Konstrukční omezení
● Nemožnost opravy
● Spektrum měkkých metod narušování chodu