Почевши од педесетих година прошлог века програмима Спутњик, Восток и Меркур, људска бића су почела да "кидају сјајне земаљске везе". И једно време, све наше мисије биле су оно што је познато као орбита ниске Земље (ЛЕО). Временом, са мисијама Аполона и дубоким свемирским мисијама у којима су учествовале роботске свемирске летелице (попут Воиагер мисије), почели смо да одлазимо даље, достижући Месец и друге планете Сунчевог система.
Али у великој мери, огромна већина мисија у свемир током година - било да су посаде или одвезене - била је у орбити ниске Земље. Овде живи огроман низ земаљских комуникација, навигације и војних сателита. Овде управо Међународна свемирска станица (ИСС) спроводи своје операције, где данас одлази и већина мисија посаде. Дакле, шта је ЛЕО и зашто смо тако намеравали да шаљемо ствари тамо?
Дефиниција:
Технички се објекти у орбити ниске Земље налазе на надморској висини између 160 до 2.000 км (99 до 1200 миља) изнад Земљине површине. Било који објекат испод ове надморске висине патиће од орбиталног распада и брзо ће се спустити у атмосферу, или изгорети или се срушити на површини. Објекти на овој надморској висини такође имају орбитални период (тј. Време које им је потребно да једном орбитирају око Земље) између 88 и 127 минута.
Објекти који се налазе у орбити ниске Земље подлежу атмосферском повлачењу, јер су још увек у горњим слојевима Земљине атмосфере - тачније термосфере (80 - 500 км; 50 - 310 миља), тезопаузе (500–1000 км; 310– 620 ми) и егзосфере (1000 км; 620 миља и шире). Што је већа орбита објекта, мања је густина 1атмосфере и повлачење.
Међутим, изван 1000 км (620 миља) предмети ће бити подвргнути Земљиним зрачним појасима Ван Аллен - зони набијених честица која се протеже на удаљености од 60 000 км од Земљине површине. У тим појасевима су соларни ветар и космички зраци били заробљени магнетним пољем Земље, што доводи до различитих нивоа зрачења. Отуда зашто мисије у ЛЕО имају за циљ ставове између 160 и 1000 км (99 до 620 миља).
Карактеристике:
У термосфери, термопаузи и егзосфери атмосферски услови се разликују. На пример, доњи део термосфере (од 80 до 550 километара; 50 до 342 ми) садржи ионосферу, која је тако названа, јер се овде у атмосфери честице јонизују сунчевим зрачењем. Као резултат, свака свемирска летелица која орбитира у овом делу атмосфере мора бити у стању да издржи нивое УВ и зрачења тврдих јона.
Температуре у овом региону такође се повећавају са висином, што је последица изузетно мале густине његових молекула. Дакле, док температуре у термосфери могу нарасти до 1500 ° Ц (2700 ° Ф), размак молекула гаса значи да се то не би осетило врућим људима који је у директном додиру са ваздухом. Такође се на овој висини догађају феномени познати као Аурора Бореалис и Аурара Аустралис.
Егсосфера, која је најудаљенији слој Земљине атмосфере, протеже се од егзобазе и стапа се са празнином спољног простора, где нема атмосфере. Овај слој се углавном састоји од екстремно ниске густине водоника, хелијума и неколико тежих молекула, укључујући азот, кисеоник и угљен диоксид (који су ближи егзобази).
Да би одржао орбиту ниске Земље, објекат мора имати довољну орбиталну брзину. За објекте на надморској висини од 150 км и више, мора се одржавати орбитална брзина од 7,8 км (4,84 ми) у секунди (28,130 км / х; 17,480 мпх). То је нешто мање од брзине бекства потребне за улазак у орбиту, која износи 11,3 километра у секунди (40,680 км / х; 25277 мпх).
Упркос чињеници да вучна тежина у ЛЕО није значајно мања него на површини Земље (отприлике 90%), људи и објекти у орбити су у сталном стању пада, што ствара осећај бестежности.
Употребе ЛЕО:
У овој историји истраживања свемира, велика већина људских мисија била је на орбити ниске Земље. Међународна свемирска станица такође кружи у ЛЕО, између надморске висине од 320 до 380 км (200 и 240 миља). И ЛЕО је тамо где је већина вештачких сателита распоређена и одржавана. Разлози за то су врло једноставни.
За прво, постављање ракета и свемирских шатла на висине веће од 1000 км (610 миља) захтева знатно више горива. И унутар ЛЕО-а, комуникацијски и навигацијски сателити, као и свемирске мисије, имају велику пропусност и мали временски застој у комуникацији (ака. Латенци).
За земаљске посматрачке и шпијунске сателите, ЛЕО је још увек довољно низак да добро погледа површину Земље и разреши велике објекте и временске обрасце на површини. Надморска висина такође омогућава брзе орбиталне периоде (мало више од једног сата до два сата), што им омогућава да у истом дану могу видети више подручја на површини више пута у једном дану.
И наравно, на висинама између 160 и 1000 км од Земљине површине, објекти нису изложени интензивном зрачењу појаса Ван Аллен. Укратко, ЛЕО је најједноставнија, најјефтинија и најсигурнија локација за размештање сателита, свемирских станица и свемирских мисија.
Проблеми са свемирским отпадом:
Због своје популарности као одредишта за сателите и свемирске мисије, а са порастом свемирског лансирања у последњих неколико деценија, ЛЕО је такође све више загушен свемирским отпадом. Ово је у облику одбачених ракета, нефункционалних сателита и крхотина створених сударом великих комада крхотина.
Постојање овог крхотина у ЛЕО довело је до све веће забринутости последњих година, будући да судари на великим брзинама могу бити катастрофални за свемирске мисије. И са сваким сударом настају додатне крхотине, стварајући разорни циклус познат као Кесслеров ефекат - који је добио име по НАСА-ином научнику Доналду Ј. Кесслеру, а који је први пут предложио 1978. године.
У 2013. години НАСА је процијенила да може постојати чак 21 000 битова смећа већих од 10 цм, 500 000 честица између 1 и 10 цм и више од 100 милиона мање од 1 цм. Као резултат тога, последњих деценија предузете су бројне мере за праћење, спречавање и ублажавање свемирског отпада и судара.
На пример, 1995. године НАСА је постала прва свемирска агенција на свету која је издала сет свеобухватних смерница о томе како да ублаже остатке из орбите. 1997. године, америчка влада одговорила је развијањем стандардних пракси ублажавања крхотина на Орбиталу, заснованим на НАСА-иним смерницама.
НАСА је такође основала програмски уред за орбитално крхотине, који координира с другим савезним одељењима за праћење свемирског отпада и решавање поремећаја изазваних сударима. Поред тога, америчка мрежа свемирског надзора тренутно надгледа око 8000 објеката у орбити који се сматрају опасностима од судара и пружа континуирани проток података из орбите према различитим агенцијама.
Канцеларија свемирског крхотина Европске свемирске агенције такође одржава базу података и информациони систем који карактерише објекте у свемиру (ДИСЦОС), који пружа информације о детаљима лансирања, орбиталним историјама, физичким својствима и описима мисија за све објекте који тренутно прате ЕСА. Ова база података је међународно призната и користи је скоро 40 агенција, организација и компанија широм свијета.
Већ више од 70 година, орбита са ниском земљом била је игралиште способности људског свемира. Повремено смо изашли ван игралишта и даље у Сунчев систем (па чак и шире). У наредним деценијама очекује се да ће се у ЛЕО-у одвијати много више активности, што укључује употребу више сателита, коцкица, наставак операција на ИСС-у, па чак и ваздухопловни туризам.
Непотребно је рећи да ће ово повећање активности захтевати да учинимо нешто у вези са свим смећем који прожима свемирске траке. С више свемирских агенција, приватних ваздухопловних компанија и других учесника који желе да искористе ЛЕО, мораће да се изврши неко озбиљно чишћење. А неки додатни протоколи ће сигурно бити потребни како би се осигурало да остане чист.
Овде смо писали много занимљивих чланака о орбити око Земље у часопису Спаце Магазине. Ево шта је орбита Земље? Колико је свемир висок? Колико сателита има у свемиру? Северна и јужна светлост - Шта је Аурора? и Шта је Међународна свемирска станица?
Ако желите више информација о орбити ниске Земље, погледајте врсте орбите са веб странице Европске свемирске агенције. Такође, ево линка до НАСА-иног чланка о Ниско Земаљској орбити.
Такође смо снимили читаву епизоду Астрономске глуме о томе како се кретати око Сунчевог система. Слушајте овде, епизода 84: Кретање око Сунчевог система.
Извори:
- НАСА - Шта је орбита?
- ЕСА - Врсте орбите
- Википедиа - Лов Еартх Орбит
- Свемирска будућност - Долазак до орбите ниске Земље
