-
軌道壽命
鎖定
人造地球衞星在軌道上存留的時間。它是從衞星進入軌道到隕落為止的時間間隔。
近地衞星的軌道壽命取決於大氣阻力。在大氣阻力作用下,衞星的實際軌道是不斷下降的螺旋線。當下降到110~120公里的近圓形軌道時,大氣阻力使衞星迅速進入稠密大氣而燒燬,也會有一些殘骸返回地球表面。大氣阻力與衞星的形狀、質量、體積大小有關。一般地説,面積質量比大的衞星受到的阻力大,壽命也短。
- 中文名
- 軌道壽命
- 外文名
- orbital life
- 釋 義
- 人造地球衞星在軌道上存留的時間
- 取決於
- 大氣阻力
- 延長壽命
- 選擇發射時間
軌道壽命影響因素
軌道壽命軌道高度
軌道高度越高,壽命也越長。高度超過1000公里的衞星,壽命可能達千年以上。高度在160公里的衞星, 軌道壽命只有幾天甚至幾圈。影響大氣阻力的因素比較複雜,衞星的壽命往往難以準確計算。大橢圓軌道(近地點數百公里,遠地點近10萬公里)、離地球很遠的軌道(近地點5百公里,遠地點幾十萬公里)都不是近地軌道,僅用大氣阻力來計算時,它們的軌道壽命是很長的,而實際壽命有時也很短。這是太陽引力和月球引力作用的結果。在這些引力作用下,近地點高度有時會連續下降,致使衞星進入稠密大氣而燒燬。近地衞星上常裝有小推力發動機,利用推力來抵消大氣阻力,使衞星在完成使命之前不會隕落。壽命取決於月球引力和太陽引力的衞星,通過選擇發射時間和軌道機動的辦法可延長軌道壽命。
軌道壽命空間天氣
高層大氣在太陽電磁輻射和帶電粒子的作用下有着十分劇烈的變化,是影響航天器軌道和壽命的決定因素。特別是對近地軌道的飛行器來説,高層大氣密度、成分、温度和壓力等直接影響着它們的軌道定位、軌道衰變速率和在軌壽命,大氣效應更為突出。對於載人航天而言,由於其飛行高度一般在500km以下,軌道受大氣影響更為嚴重。此外,在一次載人航天任務中,往往需要多次變軌,因而對其軌道預報準確性的要求比一般的航天器更高。在航天史上,曾多次發生由於軌道預報不準確而造成嚴重後果的事例。例如,1979年美國天空實驗室的提前墜落,就是由於實際太陽活動水平比預計的高,引起大氣密度增加,隨之大氣阻力增加,致使軌道衰變速率增加而造成的。又如,地磁暴的發生引起大氣密度增加,造成哥倫比亞號航天飛機軌道急劇衰變,由於提前預報了這種軌道變化,航天員及時採取了措施,才避免了事故的發生。
載人航天器往返過程均需要穿過中高層大氣,中高層大氣風場受對流不穩定等多種因素影響,產生強烈的大氣湍流,會導致航天器在經過該區域時產生強烈抖動,甚至會偏離預定飛行軌道。此外,在發射和返回時,陣風會改變航天器的姿態和飛行方向,影響正常入軌或按計劃返回。同時,風切變會產生剪切力,造成火箭、飛船等航天器共振破壞。
[1]
軌道壽命計算方法
近地軌道航天器的軌道壽命是航天器在大氣阻力攝動下,軌道逐漸衰減.即軌道高度和偏心率變小,最後落入大氣層的總過程時間。軌道壽命方程就是航天器在大氣阻力攝動下的運動方程,即
式中,
,該值反應了航天器特性(CD為阻力系數,由航天器形狀、結構材料、飛行姿態等而定,通常取2.2±0.2;S為航天器的有效截面積,取下行方向最大截面,常取航天器表面積的1/4;m為航天器質量)。用上式計算軌道壽命時,必須對不同的b值與不同的ρ值,分別進行計算。對特定的航天器,認為b值是一常數,因此常將b作為單位進行計算,而後用b除,即得真正得軌道壽命值。
[3]