CE ESTE ORBITA PĂMâNTULUI SCĂZUT?

Send

Începând cu anii ’50 cu programele Sputnik, Vostok și Mercur, ființele umane au început să „alunece legăturile supraterane ale Pământului”. Și pentru o perioadă, toate misiunile noastre au fost cele cunoscute sub denumirea de Low-Earth Orbit (LEO). De-a lungul timpului, cu misiunile Apollo și misiunile spațiale profunde care implică nave spațiale robotizate (cum ar fi Misiunile Voyager), am început să ne aventurăm dincolo, ajungând pe Lună și pe alte planete ale Sistemului Solar.

Dar, în mare, marea majoritate a misiunilor în spațiu de-a lungul anilor - fie că au fost echipajate, fie că nu au fost reduse - au fost pe Orbita Pământului de Jos. Aici se află amplasarea vastă a Pământului de comunicații, navigație și sateliți militari. Și este aici că Stația Spațială Internațională (ISS) își desfășoară operațiunile, care este, de asemenea, acolo unde se duc majoritatea misiunilor echipate astăzi. Deci, ce este LEO și de ce suntem atât de intenționați să trimitem lucrurile acolo?

Definiție:

Tehnic, obiectele de pe orbita Pământului scăzut se află la o altitudine cuprinsă între 160 și 2.000 km (99 - 1200 km) deasupra suprafeței Pământului. Orice obiect sub această altitudine va suferi de cariță orbitală și va coborî rapid în atmosferă, fie arzându-se, fie prăbușindu-se la suprafață. Obiectele aflate la această altitudine au, de asemenea, o perioadă orbitală (adică timpul care îi va duce să orbiteze Pământul o dată) între 88 și 127 de minute.

Obiectele care se află pe o orbită a Pământului scăzut sunt supuse tragerii atmosferice, deoarece se află încă în straturile superioare ale atmosferei Pământului - în special termosfera (80 - 500 km; 50 - 310 mi), acolo, menopauză (500–1000 km; 310– 620 mi) și exosfera (1000 km; 620 mi și nu numai). Cu cât orbita obiectului este mai mare, cu atât densitatea și glisarea atmosferică sunt mai mici.

Cu toate acestea, peste 1000 km (620 mi), obiectele vor fi supuse centurilor de radiație Van Allen ale Pământului - o zonă de particule încărcate care se extinde la o distanță de 60.000 km de suprafața Pământului. În aceste centuri, vântul solar și razele cosmice au fost prinse de câmpul magnetic al Pământului, ceea ce duce la diferite niveluri de radiații. De aceea, misiunile către LEO vizează atitudini cuprinse între 160 și 1000 km (99 - 620 km).

Caracteristici:

În termosferă, termopauză și exosferă, condițiile atmosferice variază. De exemplu, partea inferioară a termosferei (de la 80 la 550 de kilometri; 50 până la 342 km) conține ionosfera, care este numită așa, deoarece este aici în atmosferă particulele sunt ionizate de radiațiile solare. Drept urmare, orice navă spațială care orbitează în această parte a atmosferei trebuie să poată rezista la nivelurile de radiații UV și ionice dure.

Temperaturile din această regiune cresc, de asemenea, odată cu înălțimea, ceea ce se datorează densității extrem de reduse a moleculelor sale. Așadar, în timp ce temperaturile din termosferă pot crește până la 1500 ° C (2700 ° F), distanțarea moleculelor de gaz înseamnă că nu s-ar simți fierbinte pentru un om care a fost în contact direct cu aerul. De asemenea, la această altitudine se cunosc fenomenele cunoscute sub numele de Aurora Borealis și Aurara Australis.

Exosfera, care este stratul cel mai exterior al atmosferei Pământului, se extinde din exobază și se contopește cu golirea spațiului exterior, unde nu există atmosferă. Acest strat este compus în principal din densități extrem de mici de hidrogen, heliu și mai multe molecule mai grele, inclusiv azot, oxigen și dioxid de carbon (care sunt mai aproape de exobază).

Pentru a menține o orbită a pământului scăzut, un obiect trebuie să aibă o viteză orbitală suficientă. Pentru obiectele la o altitudine de 150 km și mai mare, trebuie menținută o viteză orbitală de 7,8 km (4,84 mi) pe secundă (28,130 km / h; 17.480 mph). Aceasta este puțin mai mică decât viteza de evacuare necesară pentru a intra pe orbită, care este de 11,3 kilometri (7 mile) pe secundă (40,680 km / h; 25277 mph).

În ciuda faptului că atracția gravitației în LEO nu este semnificativ mai mică decât pe suprafața Pământului (aproximativ 90%), oamenii și obiectele aflate pe orbită se află într-o stare constantă de cădere liberă, ceea ce creează senzația de imponderare.

Utilizări ale LEO:

În această istorie a explorării spațiale, marea majoritate a misiunilor umane s-au aflat pe Orbita Pământului de Jos. Stația Spațială Internațională orbitează și în LEO, între o altitudine de 320 și 380 km (200 și 240 km). Și LEO este locul în care majoritatea sateliților artificiali sunt dislocate și întreținute. Motivele acestui lucru sunt destul de simple.

Pentru una, desfășurarea rachetelor și a navetei spațiale la altitudini peste 1000 km (610 mi) ar necesita mult mai mult combustibil. Și în cadrul LEO, sateliții de comunicații și navigație, precum și misiunile spațiale, înregistrează o lățime de bandă mare și un interval de timp redus de comunicare (aka latență).

Pentru observația Pământului și sateliții spion, LEO este încă suficient de scăzut pentru a arunca o privire bună la suprafața Pământului și a rezolva obiecte mari și modele meteorologice de pe suprafață. Altitudinea permite, de asemenea, perioade orbitale rapide (puțin peste o oră până la două ore), ceea ce le permite să poată vizualiza aceeași regiune pe suprafață de mai multe ori într-o singură zi.

Și, desigur, la altitudini cuprinse între 160 și 1000 km de suprafața Pământului, obiectele nu sunt supuse radiațiilor intense ale centurilor Van Allen. Pe scurt, LEO este cea mai simplă, cea mai ieftină și mai sigură locație pentru desfășurarea de sateliți, stații spațiale și misiuni spațiale echipate.

Probleme cu resturile spațiale:

Datorită popularității sale ca destinații pentru sateliți și misiuni spațiale și odată cu creșterea lansărilor spațiale în ultimele decenii, LEO este, de asemenea, din ce în ce mai congestionată cu resturile spațiale. Aceasta are forma unor rachete aruncate, sateliți care nu funcționează și resturi create prin coliziuni între bucăți mari de resturi.

Existența acestui câmp de resturi în LEO a dus la o îngrijorare din ce în ce mai mare în ultimii ani, deoarece coliziunile la viteze mari pot fi catastrofale pentru misiunile spațiale. Și cu fiecare coliziune, se creează resturi suplimentare, creând un ciclu distructiv cunoscut sub numele de Efectul Kessler - care poartă numele omului de știință NASA Donald J. Kessler, care l-a propus pentru prima dată în 1978.

În 2013, NASA a estimat că pot exista 21.000 de bucăți de gunoi mai mari de 10 cm, 500.000 de particule între 1 și 10 cm și mai mult de 100 de milioane mai mici de 1 cm. Drept urmare, în ultimele decenii, au fost luate numeroase măsuri pentru monitorizarea, prevenirea și atenuarea resturilor spațiale și a coliziunilor.

De exemplu, în 1995, NASA a devenit prima agenție spațială din lume care a emis un set de linii directoare cuprinzătoare cu privire la modul de atenuare a deșeurilor orbitale. În 1997, guvernul Statelor Unite a răspuns dezvoltând practicile standard de atenuare a deșeurilor orbitale, pe baza orientărilor NASA.

De asemenea, NASA a înființat Biroul de programe orbitale de deșeuri, care se coordonează cu alte departamente federale pentru a monitoriza resturile spațiale și a face față cu perturbările cauzate de coliziuni. În plus, rețeaua de supraveghere spațială din SUA monitorizează în prezent aproximativ 8.000 de obiecte orbitante care sunt considerate pericole de coliziune și oferă un flux continuu de date pe orbite pentru diverse agenții.

De asemenea, Biroul de deșeuri spațiale al Agenției Spațiale Europene (ESA) menține baza de date și sistemul de informații care caracterizează obiectele în spațiu (DISCOS), care oferă informații despre detaliile de lansare, istoriile orbitale, proprietățile fizice și descrierile misiunii pentru toate obiectele urmărite în prezent de ESA. Această bază de date este recunoscută la nivel internațional și este utilizată de aproape 40 de agenții, organizații și companii din întreaga lume.

De peste 70 de ani, Low-Earth Orbit a fost locul de joacă al capacității spațiale umane. Ocazional, ne-am aventurat dincolo de locul de joacă și mai departe în Sistemul Solar (și chiar dincolo). În următoarele decenii, se preconizează că în LEO se va desfășura o activitate mult mai mare, care include desfășurarea mai multor sateliți, cubesats, operațiuni continue la bordul ISS și chiar turismul aerospațial.

Inutil să spun, această creștere a activității va impune să facem ceva în legătură cu toate gunoaiele care pătrund pe benzile spațiale. Cu mai multe agenții spațiale, companii aerospatiale private și alți participanți care doresc să profite de LEO, va trebui să aibă loc o curățare serioasă. Și, cu siguranță, vor trebui dezvoltate câteva protocoale suplimentare pentru a vă asigura că va rămâne curat.

Am scris multe articole interesante despre orbitarea Pământului aici la Space Magazine. Iată Care este Orbita Pământului? Cât de mare este spațiul?, Câți sateliți sunt în spațiu?, Lumini de Nord și de Sud - Ce este Aurora? și Ce este Stația Spațială Internațională?

Dacă doriți mai multe informații despre orbita mică a Pământului, consultați tipurile de orbite de pe site-ul Agenției Spațiale Europene. De asemenea, iată un link către articolul NASA despre Low Earth Orbit.

Am înregistrat, de asemenea, un întreg episod de distribuție în domeniul astronomiei despre cum să ne apropiem de sistemul solar. Ascultați aici, episodul 84: Noțiuni în jurul sistemului solar.

surse: