В данном материале мы рассмотрим детали, связанные со спутниковыми эллиптическими орбитами, которые часто называют Высокой эллиптической орбитой (HEO): их преимущества и ключевые свойства.
Использование круговых орбит, конечно, выглядит как очевидное решение при запуске большинства спутников, однако эллиптические орбиты также имеют свои преимущества, которые являются весьма полезными при разворачивании ряда технологий.
Эллиптические спутниковые орбиты часто называют Высокой эллиптической орбитой, или же HEO (ВЭО).
Преимущества эллиптических орбит стали причиной размещения на них многих спутников, особенно в тех случаях, когда необходимо чтобы данные спутники обладали определёнными свойствами. К примеру, если необходимо чтобы орбита спутника не была экваториальной – как это случается при использовании геостационарных орбит. Иными словами, если спутник должен передавать и принимать сигналы в полярных и высоких широтах – высокие эллиптические орбиты (HEO) будут наиболее подходящими.
Читайте также: Типы спутниковых орбит и их определения
Спутниковые эллиптические орбиты дают целый ряд возможностей в плане покрытия, которые недоступны при использовании круговых орбит.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫСОКИХ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ОРБИТАХ (HEO)
Как это, в общем-то, понятно из используемого названия, эллиптическая орбита, чаще называемая Высокой эллиптической орбитой (HEO), следует по кривой эллипса. Однако одной из ключевых особенностей эллиптической орбиты является то, что спутник, вращающийся по такой орбите вокруг Земли, движется по ней быстрее, когда он находится ближе к её поверхности, и замедляет свою скорость при удалении от нашей планеты.
Каждый эллипс имеет два центра, и в случае эллиптической орбиты один из них совпадает с центром Земли. Ещё одной особенностью эллиптической орбиты является наличие двух важных точек на ней. Одна из них расположена в месте наибольшего удаления от Земли. Эта точка известна, как апогей – в ней скорость движения космического аппарата снижается до минимальных показателей, так как здесь сила земной гравитации ощущается менее всего. Точка, в которой спутник находится ближе всего к Земле, известна как перигей – при проходе через неё спутник движется с наибольшей скоростью.
Если орбита спутника сильно вытянута по эллипсу, большую часть периода своего обращения вокруг Земли он находится в зоне, приближённой к апогею, где он движется очень медленно. Это означает, что спутник может находиться в зоне видимости наземных станций (в зоне обслуживания) в течение большей части периода обращения по орбите, затем он пропадает из видимости, приближаясь к поверхности Земли и уходя в её тень. Разместив на одной эллиптической орбите несколько спутников на равном удалении друг от друга, можно достичь эффекта непрерывного обслуживания.
Читайте также: Геостационарная спутниковая орбита (GEO)
Плоскость орбиты спутника также важна. Некоторые орбиты лежат вдоль экватора Земли, другие же следуют иным линиям. На картинке ниже показано, что такое угол наклона орбиты. Угол наклона орбиты спутника – это угол между линией, перпендикулярной к плоскости орбиты, и линией, проходящей через полюсы планеты. Таким образом, орбита, линия которой идёт точно вдоль экватора, имеет угол наклона равный 0° (или 180°), а угол наклона орбиты, проходящей через полюса, составляет 90°.
Орбиты, следующие над экватором, обычно называются экваториальными орбитами, а орбиты, проходящие над полюсами, принято называть полярными орбитами.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВ, ОБРАЩАЮЩИХСЯ ПО ВЫСОКИМ ЭЛЛИПТИЧЕСКИМ ОРБИТАМ
Использование Высокой эллиптической орбиты может обеспечить покрытие сигналом любой точки Земного шара. Движение HEO-орбит не ограничено экваториальными линиями (как в случае с геостационарными орбитами), использование которых приводит к недостаточному покрытию высоких и полярных широт.
В силу этой особенности (обеспечение надёжного покрытия сигналом высоких и полярных широт) Высокие эллиптические орбиты (HEO) активно используются такими странами, как Россия, значительная часть которой как раз и расположена в области полярного круга и высоких широт.
Читайте также: Низкая околоземная орбита (LEO)
Наличие двух спутников на эллиптической орбите обеспечивает непрерывную космическую связь. Однако основным недостатком эллиптической орбиты является то, что позиция спутника на ней относительно наземной станции постоянно меняется.
