Različite misije u blizini Zemlje koriste različite orbite. Njihove visine, nagibi, ekscentriciteti i periodi okretanja se pažljivo proračunavaju i održavaju.
Najčešće orbite, gledano sa porastom visine leta, jesu tzv. niska orbita oko Zemlje (LEO), orbita „Molnija“ i geosinhrona orbita (GEO).
Tri osnovna tipa orbita oko naše planete.
Za sve orbite čije su maksimalne visine niže od probližno 2.000 km generalno kažemo da su to niske orbite oko Zemlje (Low Earth Orbit). One imaju najkraći period, reda veličina sat ipo[1]. Neke od njih su kružne a neke umeju da budu i eliptične. Stepen ekscentriciteta je organičen činjenicom da te orbite nisu mnogo veće od Zemlje, čiji je prečnik 12.760 km. Nagib tih orbita, tj. ugao između ravni ekvatora i ravni orbite, može da varira od 0° do više od 90°. Nagibi veći od 90 stepeni dovodi do toga da se sateliti na LEO okreću u suprotnom pravcu od Zemljine rotacije[2]. Niskim orbitama se često daju veliki nagibi da bi satelit, kružeći, mogao da „pokrije“ čitavu površinu Zemlje od pola do pola. Ta pokrivenost je jako važna u meteorološkim ili špijunskim misijama.
Sem misija „Apollo“ koje su letele na Mesec, sve ostale sa ljudskim posadama su letele na LEO orbitama. Već 20 godina na LEO leti i Međunarodna orbitna stanica a otprilike na istim visinama su letele i ostale orbitne stanice. Rekordna visina na kojoj su ljudi leteli na LEO orbiti bila je 1.374 km („Gemini 11“).
Jedan poseban tip niskih orbita održava ravan orbite pod skoro fiksnim uglom u odnosu na Sunce. Kao rezultati imamo to da sa svakom orbitom satelit prolazi iznad istih tačaka na Zemlji u isto lokalno vreme, tj. u vreme iste lokalne visine Sunca. Pošto ispod orbite Zemlja neprestano rotira, satelit sa svakom revolucijom može da snima ili posmatra različit deo Zemljine površine i može da tokom jednog dana pokrije čitavu Zemlju. Mogućnost da se posmatra Zemljina površina pod istim uglom lokalnog Sunca je jako bitna za meteorološka osmatranja ili u misijama vizuelnog nadzora. Takav tip orbite zovemo heliosinhronom orbitom i moguće ih je postaviti tako da sateliti uvek vide isti deo povtšine Zemlje u isto vreme, negde između lokalnog izlaska/zalaska Sunca do lokalnog podneva. Često ih nazivaju i „podnevnim“ ili „jutarnjim“ orbitama. Njihova tipična visina je 600-800 km, a period rotacije 96-100 minuta.
Poređenje geostacionarne, GPS, GLONASS, Galileo, Compass (MEO), Međunarodne orbitne stanice, Hublove i konstelacije “Iridium” orbita, sa Van Allenovim radijacijskim pojasima i Zemljom u razmeri. Mesečeva orbita je oko 9 puta dalja od geostacionarne.
Orbita sinhronizovana sa Suncem (SSO, sun-synchronous orbit). Mi lakše kažemo heliosinhrona orbita.
Sledeća po visini uobičajena orbita je poznata kao „Molnija“. Te orbite su jako eliptične (apogej 38.900 km, perigej 550 km) i sa velikim nagibom (63,4 stepena). Orbitni period je jednak polovini sideričkog dana. Tokom velikog dela te orbite, sa njih je moguće dugo posmatrati severni polarni region. Pošto sateliti vrlo sporo lete u blizini apogeja, tokom svog 12-časovnog perioda imaju više od 8 časova za posmatranje polarnog kruga. Konstelacija od samo 3 satelita na „Molnija“ orbitama omogućava pokrivenost severne polulopte u misijama kao što je npr. komunikacija sa avionom koji leti iznad polarnog regiona.
Prvi aparati koji su leteli na ovakvim orbitama bila je serija telekomunikacionih satelita „Molnija-1“. Posle dva neuspešna lansiranja 1964. godine, na orbitu je 23. aprila 1965. postavljen „Molnija 1-01“. Prvi sateliti su imali vojnu nameni i bili su kratkog radnog veka, ali su kasnije usavršavani pa su čak mogli i da koriguju orbite. Zamenili su ih sateliti serije „Meridian“, koji su takođe koristili visokoeliptične orbite. Sovjeti su tada imali špijunske satelite za rano upozoravanje na lansiranje nuklearnih projektila serije „Oko“, čija je tačka apogeja uvek bila iznad SAD.
„Molnija“ orbita. Obično se vremenski period od +2 časa do +10 časova koristi za snimanje i prenos podataka. Pošto ovakve orbite presecaju radijacione pojaseve Zemlje, njihov rok trajanja je snižen.
Prvi satelit serije „Molnija-1“.
Najviša obična orbita se naziva geosinhrona. One su kružne i imaju vrlo mali nagib (˂10 stepeni), i visinu od 35.786 km od nivoa mora. Njihova glavna karakteristika je da im se period podudara sa Zemljinom rotacijom (23 sata 56 min 4,1 sec), što omogućava satelitima da ostaju iznad jedne tačke na Zemlji sve vreme. Ta karakteristika je korisna za širok dijapazon misija, uključujući vremenska osmatranja, komunikaciju i špijuniranje. Prvi satelit sa ovakvom orbitom su lansirali Amerikanci 26. jula 1963. i zvao se „Syncom-2“. Ponekad se ova orbita naziva i Klarkovom orbitom, jer ju je prvi predlagao u svojim pričama slavni posac Artur Klark.
Ovde je korisno pomenuti još jedno kratko zapažanje, a to je da većina Zemljinih satelita leti po svojim orbitama u pravcu suprotnom od kazaljke na satu ako gledamo iz pravca iznad severnog pola. Kreću se u tom pravcu da bi iskoristili prednost početne brzine u pravcu istoka koju sateliti imaju kao rezultat Zemljine rotacije (približno 1.500 km/h za Kenedijev lansirni centar). Da bi se izvelo lansiranje u orbitu suprotnog smera bilo bi potrebno napraviti buster koji bi neutralisao tih 1.500 km/h, što bi veoma uticalo na veličinu bustera i količinu raspoloživog tereta.
[1] Na najnižim visinama, oko 160 km, period je oko 88 minuta, a na najvišim, oko 2000 km, period je oko 127 minuta.
[2] Jedno od najčešćih pitanja a užasno malo ljudi zna tačan odgovor. Dakle, Zemlja se okreće iz pravca Nemačke ka Grčkoj, znači sa zapada na istok, dakle u suprotnom pravcu od kazaljke na satu.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
