Žemės palydovai gali judėti maksimaliu atstumu. Kaip veikia palydovai? Požiūris į geostacionarius pasaulio laukus

Žemė, kaip ir bet kuris kosminis kūnas, turi savo gravitacinį lauką ir šalia esančias orbitas, kuriose gali išsidėstyti įvairaus dydžio kūnai ir objektai. Dažniausiai jie nurodo Mėnulį ir Tarptautinę kosminę stotį. Pirmasis vaikšto savo orbita, o TKS – žema Žemės orbita. Yra keletas orbitų, kurios skiriasi atstumu nuo Žemės, santykine padėtimi planetos atžvilgiu ir sukimosi kryptimi.

Dirbtinių Žemės palydovų orbitos

Šiandien artimiausioje Žemės erdvėje yra daug objektų, kurie yra žmogaus veiklos rezultatas. Iš esmės tai yra dirbtiniai palydovai, naudojami ryšiams užtikrinti, tačiau yra ir daug kosminių šiukšlių. Vienas žinomiausių dirbtiniai palydovaiŽemė yra tarptautinė kosminė stotis.

Palydovai juda trimis pagrindinėmis orbitomis: pusiaujo (geostacionariu), poliniu ir pasvirusiu. Pirmasis yra visiškai pusiaujo apskritimo plokštumoje, antrasis yra griežtai statmenas jam, o trečiasis yra tarp jų.

Geosinchroninė orbita

Šios trajektorijos pavadinimas kilo dėl to, kad ja judančio kūno greitis lygus sideraliniam Žemės sukimosi periodui. Geostacionari orbita yra ypatingas geosinchroninės orbitos atvejis, esantis toje pačioje plokštumoje kaip ir Žemės pusiaujas.

Palydovas, kurio polinkis nėra lygus nuliui ir nuliniam ekscentricumui, stebint iš Žemės, dienos metu danguje apibūdina aštuntą skaičių.

Pirmasis palydovas geosinchroninėje orbitoje yra Amerikos Syncom-2, paleistas į jį 1963 m. Šiandien kai kuriais atvejais palydovai statomi į geosinchroninę orbitą, nes nešėja negali jų iškelti į geosinchroninę orbitą.

Geostacionari orbita

Ši trajektorija taip pavadinta dėl to, kad nepaisant nuolatinio judėjimo, joje esantis objektas išlieka statinis žemės paviršiaus. Vieta, kurioje yra objektas, vadinama stovėjimo tašku.

Palydovai, paleisti į tokią orbitą, dažnai naudojami palydovinei televizijai perduoti, nes dėl statinio pobūdžio galima vieną kartą nukreipti anteną į ją ir ilgam laikui palaikyti ryšį.

Geostacionarioje orbitoje esančių palydovų aukštis yra 35 786 kilometrai. Kadangi jie visi yra tiesiai virš pusiaujo, tik dienovidinis pavadintas nurodant padėtį, pavyzdžiui, 180.0˚E Intelsat 18 arba 172.0˚E Eutelsat 172A.

Apytikslis orbitos spindulys ~42 164 km, ilgis apie 265 000 km, orbitos greitis apytiksliai 3,07 km/s.

Aukštos elipsės formos orbita

Aukšta elipsinė orbita yra trajektorija, kurios aukštis perigėjuje yra kelis kartus mažesnis nei apogėjuje. Palydovų iškėlimas į tokias orbitas turi daug svarbių privalumų. Pavyzdžiui, vienos tokios sistemos gali pakakti aptarnauti visą Rusiją arba atitinkamai valstybių grupę, turinčią vienodą bendrą plotą. Be to, VEO sistemos didelėse platumose yra pajėgesnės nei geostacionarieji palydovai. O palydovo iškėlimas į aukštą elipsės formos orbitą kainuoja maždaug 1,8 karto pigiau.

Dideli VEO veikiančių sistemų pavyzdžiai:

• NASA ir ESA paleistos kosmoso observatorijos.
• Sirius XM radijo palydovinis radijas.
• Palydovinis ryšys Meridianas, -Z ir -ZK, Molnija-1T.
• GPS palydovo korekcijos sistema.

Žema Žemės orbita

Tai viena žemiausių orbitų, kuri, priklausomai nuo skirtingos aplinkybės gali turėti 160-2000 km aukštį ir atitinkamai 88-127 minučių orbitos periodą. Vienintelis kartas, kai LEO įveikė pilotuojamas erdvėlaivis, buvo Apollo programa, kai Mėnulyje nusileido amerikiečių astronautai.

Dauguma šiuo metu naudojamų arba kada nors naudotų dirbtinių Žemės palydovų veikė žemoje Žemės orbitoje. Dėl tos pačios priežasties didžioji dalis kosminių šiukšlių dabar yra šioje zonoje. Optimalus LEO esančių palydovų orbitos greitis yra vidutiniškai 7,8 km/s.

LEO dirbtinių palydovų pavyzdžiai:

• Tarptautinė kosminė stotis (400 km).
• Įvairių sistemų ir tinklų telekomunikacijų palydovai.
• Žvalgybinės mašinos ir zondų palydovai.

Kosminių šiukšlių gausa orbitoje – pagrindinė šiuolaikinė problema visa kosmoso pramonė. Šiandien situacija tokia, kad LEO įvairių objektų susidūrimų tikimybė didėja. O tai, savo ruožtu, veda prie sunaikinimo ir dar daugiau fragmentų bei dalių susidarymo orbitoje. Pesimistinės prognozės rodo, kad paleistas Domino principas gali visiškai atimti iš žmonijos galimybę tyrinėti erdvę.

Žema atskaitos orbita

Žema atskaita dažniausiai vadinama įrenginio orbita, kuri numato polinkio, aukščio ar kitus reikšmingus pokyčius. Jei įrenginys neturi variklio ir neatlieka manevrų, jo orbita vadinama žemąja Žemės orbita.

Įdomu tai, kad Rusijos ir Amerikos balistikai jos aukštį skaičiuoja skirtingai, nes pirmieji remiasi elipsiniu Žemės modeliu, o antrieji – sferiniu. Dėl to skiriasi ne tik ūgis, bet ir perigėjaus bei apogėjaus padėtis.

Gali atrodyti, kad palydovai Žemės orbitoje yra paprasčiausias, labiausiai pažįstamas ir pažįstamas dalykas šiame pasaulyje. Juk Mėnulis danguje kabo daugiau nei keturis milijardus metų ir jo judėjime nėra nieko antgamtiško. Bet jei mes patys paleisime palydovus į Žemės orbitą, jie ten išbūna tik keletą ar dešimtis metų, o tada vėl patenka į atmosferą ir arba sudega, arba nukrenta į vandenyną ir ant žemės.

Be to, jei pažvelgtumėte į natūralius palydovus kitose planetose, jie visi tarnauja žymiai ilgiau nei žmogaus sukurti palydovai, skriejantys aplink Žemę. Pavyzdžiui, Tarptautinė kosminė stotis (TKS) aplink Žemę apskrieja kas 90 minučių, o mūsų Mėnuliui tai padaryti reikia maždaug mėnesio. Netgi arti savo planetų esantys palydovai – kaip Jupiterio Io, kurio potvynio jėgos šildo pasaulį ir drasko jį ugnikalnių katastrofomis – išlieka stabilūs savo orbitose.

Tikimasi, kad Io Jupiterio orbitoje išliks visą likusį Saulės sistemos gyvavimo laiką, tačiau jei nieko nebus daroma, TKS išliks savo orbitoje mažiau nei 20 metų. Toks pat likimas ištinka beveik visiems žemoje Žemės orbitoje esantiems palydovams: ateinančiam šimtmečiui beveik visi dabartiniai palydovai pateks į Žemės atmosferą ir sudegs. Didžiausios (kaip TKS, sveriančios 431 toną) didelių nuolaužų pavidalu nukris ant žemės ir į vandenį.

Kodėl tai vyksta? Kodėl šiems palydovams nerūpi Einšteino, Niutono ir Keplerio dėsniai ir kodėl jie nenori visą laiką išlaikyti stabilios orbitos? Pasirodo, yra keletas veiksnių, sukeliančių šią orbitos sumaištį.

Tai bene svarbiausias poveikis ir yra priežastis, kodėl žemoje Žemės orbitoje esantys palydovai yra nestabilūs. Kiti palydovai – pavyzdžiui, geostacionarūs palydovai – taip pat iškrenta iš orbitos, bet ne taip greitai. Esame įpratę „kosmosu“ laikyti viską, kas yra aukščiau 100 kilometrų: virš Karmano linijos. Tačiau bet koks erdvės ribos, kur prasideda erdvė ir baigiasi planetos atmosfera, apibrėžimas bus toli gražus. Iš tikrųjų atmosferos dalelės tęsiasi toli ir aukštai, tačiau jų tankis vis mažėja. Ilgainiui tankis nukrenta – žemiau mikrogramo kubiniame centimetre, tada nanograma, tada pikograma – ir tada vis dažniau tai galime vadinti kosmosu. Tačiau atmosferos atomai gali būti už tūkstančių kilometrų, o kai palydovai susiduria su šiais atomais, jie praranda pagreitį ir sulėtėja. Todėl žemoje Žemės orbitoje esantys palydovai yra nestabilūs.

Saulės vėjo dalelės

Saulė nuolat skleidžia didelės energijos dalelių, daugiausia protonų, srautą, tačiau yra ir elektronų bei helio branduolių, kurie susiduria su viskuo, su kuo susiduria. Šie susidūrimai savo ruožtu keičia palydovų, su kuriais jie susiduria, impulsą ir palaipsniui juos sulėtina. Praėjus pakankamai laiko, orbitos pradeda sutrikti. Nors tai nėra pagrindinė priežastis, dėl kurios palydovai deorbituoja LEO, ji yra reikšmingesnė toliau esantiems palydovams, nes jie artėja ir kartu didėja atmosferos pasipriešinimas.

Netobulas Žemės gravitacinis laukas

Jei Žemėje nebūtų tokios atmosferos kaip Merkurijus ar Mėnulis, ar mūsų palydovai galėtų likti orbitoje amžinai? Net jei pašalintume saulės vėją. Taip yra todėl, kad Žemė, kaip ir visos planetos, nėra taškinė masė, o veikiau struktūra su kintamu gravitaciniu lauku. Šis laukas ir pokyčiai, kai palydovai skrieja aplink planetą, sukelia potvynių ir atoslūgių jėgas, veikiančias juos. Ir kuo arčiau Žemės palydovas, tuo didesnis šių jėgų poveikis.

Likusios Saulės sistemos gravitacinė įtaka

Akivaizdu, kad Žemė nėra visiškai izoliuota sistema, kurioje vienintelė gravitacinė jėga, veikianti palydovus, kyla iš pačios Žemės. Ne, Mėnulis, Saulė ir visos kitos planetos, kometos, asteroidai ir kt. prisideda kaip gravitacinės jėgos, kurios stumia orbitas. Net jei Žemė būtų tobulas taškas – tarkime, sugriuvo į nesisukančią juodąją skylę – be atmosferos, o palydovai būtų 100% apsaugoti nuo saulės vėjas, šie palydovai palaipsniui imtų kristi spirale link Žemės centro. Jie liktų orbitoje ilgiau, nei egzistuotų pati Saulė, tačiau ši sistema taip pat nebūtų visiškai stabili; Galiausiai palydovų orbitos būtų sutrikdytos.

Reliatyvistiniai efektai

Niutono dėsniai – ir Keplerio orbitos – nėra vienintelis dalykas, lemiantis judėjimą dangaus kūnai. Ta pati jėga, dėl kurios Merkurijaus orbita slenka papildomus 43 colius per šimtmetį, orbitas sutrikdo gravitacinės bangos. Šio sutrikimo greitis yra neįtikėtinai mažas silpniems gravitaciniams laukams (tokiems, kuriuos aptinkame Saulės sistemoje) ir dideliems atstumams: prireiktų 10 150 metų, kol Žemė spirale nusileis link Saulės, o orbitų sutrikimo laipsnis. artimų Žemės palydovų yra šimtus tūkstančių kartų mažesnis nei šis . Tačiau ši jėga yra ir yra neišvengiama bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmė, veiksmingai pasireiškianti artimesniuose planetos palydovuose.

Visa tai turi įtakos ne tik mūsų kuriamiems palydovams, bet ir natūraliems palydovams, kuriuos randame skriejančius aplink kitus pasaulius. Pavyzdžiui, artimiausias Marsui Mėnulis Fobosas yra pasmerktas būti suplėšytas potvynio jėgų ir spirale nukeliauti žemyn į Raudonosios planetos atmosferą. Nepaisant to, kad atmosfera yra tik 1/140 Žemės dydžio, Marso atmosfera yra didelė ir išsklaidyta, be to, Marsas neturi apsaugos nuo saulės vėjo (skirtingai nei Žemės magnetinis laukas). Todėl po dešimčių milijonų metų Foboso nebeliks. Gali atrodyti, kad tai įvyks dar negreitai, tačiau tai yra mažiau nei 1% atvejų, kai Saulės sistema jau egzistuoja.

Tačiau artimiausias Jupiterio palydovas nėra Io: tai Metis, pagal mitologiją pirmoji Dzeuso žmona. Arčiau Io yra keturi maži mėnuliai, iš kurių Metis yra arčiausiai, vos 0,8 Jupiterio spindulio atstumu nuo planetos atmosferos. Jupiterio atveju už orbitų sutrikdymą atsakingos ne atmosferos jėgos ar saulės vėjas; 128 000 kilometrų orbitos pusašis Metis patiria įspūdingas potvynių ir atoslūgių jėgas, kurios yra atsakingos už šio mėnulio spiralinį nusileidimą Jupiterio link.

Kaip pavyzdys, kas nutinka, kai dominuoja galingos potvynio jėgos, kometa Shoemaker-Levy 9 ir jos susidūrimas su Jupiteriu 1994 m., kai ją visiškai suplėšė potvynio jėgos. Toks yra visų palydovų, besisukančių link savo gimtojo pasaulio, likimas.

Visų šių veiksnių derinys bet kurį palydovą daro iš esmės nestabilų. Turint pakankamai laiko ir nesant kitų stabilizuojančių efektų, absoliučiai visos orbitos bus sutrikdytos. Galų gale, visos orbitos yra nestabilios, tačiau kai kurios yra nestabilesnės nei kitos.

Lygiai taip pat, kaip teatro sėdynės suteikia skirtingas spektaklio perspektyvas, skirtingos palydovinės orbitos suteikia perspektyvų, kurių kiekviena turi skirtingą paskirtį. Atrodo, kad kai kurie sklando virš paviršiaus taško, nuolat matydami vieną Žemės pusę, o kiti sukasi aplink mūsų planetą ir per dieną praskrieja daug vietų.

Orbitų tipai

Kokiame aukštyje skraido palydovai? Yra 3 artimų Žemės orbitų tipai: aukšta, vidutinė ir žema. Aukščiausiame lygyje, toliausiai nuo paviršiaus, paprastai yra daug orų ir kai kurių ryšių palydovų. Vidutinės Žemės orbita besisukantys palydovai apima navigaciją ir specialius, skirtus konkrečiam regionui stebėti. Dauguma mokslinių erdvėlaivių, įskaitant NASA Žemės stebėjimo sistemos laivyną, yra žemoje orbitoje.

Jų judėjimo greitis priklauso nuo aukščio, kuriame skraido palydovai. Artėjant prie Žemės, gravitacija stiprėja ir judėjimas pagreitėja. Pavyzdžiui, NASA palydovas „Aqua“ apie 99 minutes apskrieja mūsų planetą maždaug 705 km aukštyje, o meteorologinis prietaisas, esantis 35 786 km atstumu nuo paviršiaus, užtrunka 23 valandas 56 minutes ir 4 sekundes. 384 403 km atstumu nuo Žemės centro Mėnulis vieną apsisukimą atlieka per 28 dienas.

Aerodinaminis paradoksas

Pakeitus palydovo aukštį, keičiasi ir jo orbitos greitis. Čia yra paradoksas. Jei palydovo operatorius nori padidinti savo greitį, jis negali tiesiog paleisti variklius, kad jį pagreitintų. Tai padidins orbitą (ir aukštį virš jūros lygio), todėl greitis sumažės. Vietoj to, varikliai turėtų būti paleisti priešinga palydovo judėjimo kryptimi, o tai sulėtintų Žemėje judančią transporto priemonę. Šis veiksmas sumažins jį ir padidins greitį.

Orbitos charakteristikos

Be aukščio, palydovo keliui būdingas ekscentriškumas ir polinkis. Pirmasis susijęs su orbitos forma. Mažo ekscentriškumo palydovas juda trajektorija, artima apskritimui. Ekscentrinė orbita turi elipsės formą. Atstumas nuo erdvėlaivio iki Žemės priklauso nuo jo padėties.

Pasvirimas yra orbitos kampas pusiaujo atžvilgiu. Palydovas, skriejantis tiesiai virš pusiaujo, turi nulinį polinkį. Jei erdvėlaivis kerta šiaurės ir pietų ašigalius (geografinį, o ne magnetinį), jo pokrypis yra 90°.

Visi kartu – aukštis, ekscentriškumas ir polinkis – lemia palydovo judėjimą ir tai, kaip Žemė atrodys jo požiūriu.

Aukštas netoli Žemės

Kai palydovas pasiekia lygiai 42 164 km nuo Žemės centro (apie 36 tūkst. km nuo paviršiaus), jis patenka į zoną, kurioje jo orbita sutampa su mūsų planetos sukimu. Kadangi laivas juda tokiu pačiu greičiu kaip ir Žemė, t. y. jo orbitos periodas yra 24 valandos, atrodo, kad jis nejuda per vieną ilgumą, nors gali nuslysti iš šiaurės į pietus. Ši ypatinga aukšta orbita vadinama geosinchronine.

Palydovas juda apskrita orbita tiesiai virš pusiaujo (ekscentriškumas ir pokrypis lygus nuliui) ir lieka nejudantis Žemės atžvilgiu. Jis visada yra virš to paties paviršiaus taško.

Molnijos orbita (nuolydis 63,4°) naudojama stebėjimui didelėse platumose. Geostacionarieji palydovai yra pririšti prie pusiaujo, todėl jie netinka tolimiems šiauriniams ar pietiniams regionams. Ši orbita yra gana ekscentriška: erdvėlaivis juda pailga elipse, o Žemė yra arti vieno krašto. Kadangi palydovą pagreitina gravitacija, jis labai greitai juda, kai yra arti mūsų planetos. Tolstant jo greitis lėtėja, todėl daugiau laiko praleidžia orbitos viršuje, tolimiausiame nuo Žemės krašte, iki kurio atstumas gali siekti 40 tūkst. Orbitos periodas yra 12 valandų, tačiau maždaug du trečdalius šio laiko palydovas praleidžia viename pusrutulyje. Kaip ir pusiau sinchroninė orbita, palydovas kas 24 valandas eina tuo pačiu keliu. Jis naudojamas ryšiui tolimoje šiaurėje arba pietuose.

Žemas netoli Žemės

Dauguma mokslinių palydovų, daugelis meteorologinių palydovų ir kosminė stotis yra beveik apskritoje žemos Žemės orbitoje. Jų pakreipimas priklauso nuo to, ką jie stebi. TRMM buvo paleistas stebėti kritulių kiekį tropikuose, todėl jo polinkis yra palyginti mažas (35°), išlikęs arti pusiaujo.

Daugelis NASA stebėjimo sistemos palydovų turi beveik poliarinę, didelio pokrypio orbitą. Erdvėlaivis juda aplink Žemę nuo ašigalio iki ašigalio per 99 minutes. Pusę laiko jis praskrieja per mūsų planetos dieną, o ties ašigaliu pasisuka į naktinę pusę.

Kai palydovas juda, Žemė sukasi po juo. Tuo metu, kai transporto priemonė juda į apšviestą zoną, ji yra virš zonos, esančios greta jos paskutinės orbitos zonos. Per 24 valandas poliariniai palydovai didžiąją dalį Žemės dengia du kartus: vieną kartą dieną ir vieną kartą naktį.

Saulės sinchroninė orbita

Lygiai taip pat, kaip geosinchroniniai palydovai turi būti išdėstyti virš pusiaujo, o tai leidžia jiems išlikti virš vieno taško, poliariniai orbitos palydovai turi galimybę išlikti tuo pačiu metu. Jų orbita yra saulės sinchroninė – erdvėlaiviui kertant pusiaują, vietinis saulės laikas visada yra vienodas. Pavyzdžiui, palydovas „Terra“ visada jį kerta virš Brazilijos 10:30 val. Kitas kirtimas po 99 minučių per Ekvadorą arba Kolumbiją taip pat įvyksta 10:30 vietos laiku.

Saulės sinchroninė orbita yra būtina mokslui, nes ji leidžia saulės šviesai likti Žemės paviršiuje, nors ji skirsis priklausomai nuo sezono. Šis nuoseklumas reiškia, kad mokslininkai gali palyginti mūsų planetos vaizdus iš to paties sezono kelerius metus, nesijaudindami dėl per didelių šviesos šuolių, kurie gali sukurti pokyčių iliuziją. Be saulės sinchroninės orbitos būtų sunku juos sekti laikui bėgant ir surinkti informaciją, reikalingą klimato kaitai tirti.

Palydovo kelias čia yra labai ribotas. Jei jis yra 100 km aukštyje, orbita turi turėti 96° nuolydį. Bet koks nukrypimas bus nepriimtinas. Kadangi atmosferos pasipriešinimas ir Saulės bei Mėnulio gravitacinė jėga keičia erdvėlaivio orbitą, ją reikia reguliariai reguliuoti.

Įpurškimas į orbitą: paleidimas

Palydovui paleisti reikia energijos, kurios kiekis priklauso nuo paleidimo aikštelės vietos, būsimos jo judėjimo trajektorijos aukščio ir nuolydžio. Norint patekti į tolimą orbitą, reikia daugiau energijos. Palydovai su dideliu nuolydžiu (pavyzdžiui, poliariniai) yra imlūs energijai nei tie, kurie skrieja aplink pusiaują. Įterpti į mažo polinkio orbitą padeda Žemės sukimasis. juda 51,6397° kampu. Tai būtina, kad erdvėlaiviai ir rusiškos raketos jį lengviau pasiektų. TKS aukštis yra 337–430 km. Kita vertus, poliariniai palydovai negauna jokios pagalbos iš Žemės impulso, todėl jiems reikia daugiau energijos, kad pakiltų tuo pačiu atstumu.

Koregavimas

Paleidus palydovą, reikia stengtis išlaikyti jį tam tikroje orbitoje. Nes Žemė nėra ideali sfera, jo gravitacija kai kur stipresnė. Šis netolygumas kartu su Saulės, Mėnulio ir Jupiterio (masyviausios Saulės sistemos planetos) gravitacine trauka keičia orbitos polinkį. Per visą savo gyvavimo laiką GOES palydovai buvo koreguojami tris ar keturis kartus. NASA žemoje orbitoje skriejančios transporto priemonės savo polinkį turi pakoreguoti kasmet.

Be to, arti Žemės esančius palydovus veikia atmosfera. Viršutiniai sluoksniai, nors ir gana reti, daro pakankamai stiprų pasipriešinimą, kad pritrauktų juos arčiau Žemės. Gravitacijos veiksmas lemia palydovų pagreitį. Laikui bėgant jie sudega, spirale žemyn ir greičiau patenka į atmosferą arba nukrenta į Žemę.

Atmosferos pasipriešinimas yra stipresnis, kai saulė yra aktyvi. Visai kaip oras viduje karšto oro balionas plečiasi ir kyla kaitinant, atmosfera kyla ir plečiasi, kai Saulė suteikia jai papildomos energijos. Plonieji atmosferos sluoksniai kyla į viršų, o jų vietą užima tankesni sluoksniai. Todėl aplink Žemę skriejantys palydovai turi keisti savo padėtį maždaug keturis kartus per metus, kad kompensuotų atmosferos pasipriešinimą. Kai saulės aktyvumas yra didžiausias, prietaiso padėtį reikia reguliuoti kas 2-3 savaites.

Kosminės šiukšlės

Trečioji priežastis, verčianti keisti orbitą, yra kosminės šiukšlės. Vienas iš „Iridium“ ryšio palydovų susidūrė su neveikiančiu Rusijos erdvėlaiviu. Jie sudužo ir susidarė nuolaužų debesis, susidedantis iš daugiau nei 2500 vienetų. Kiekvienas elementas buvo įtrauktas į duomenų bazę, kurioje šiandien yra daugiau nei 18 000 žmogaus sukurtų objektų.

NASA atidžiai stebi viską, kas gali būti palydovų kelyje, nes dėl kosminių šiukšlių orbitas jau teko keletą kartų keisti.

Inžinieriai stebi kosminių šiukšlių ir palydovų, galinčių trukdyti judėjimui, padėtį ir prireikus kruopščiai planuoja išsisukimo manevrus. Ta pati komanda planuoja ir vykdo manevrus, kad reguliuotų palydovo pasvirimą ir aukštį.

Norint paleisti palydovą į žemąją Žemės orbitą, būtina suteikti jam pradinį greitį, lygų pirmajam kosminiam greičiui arba šiek tiek didesnį už paskutinį. Tai atsitinka ne iš karto, o palaipsniui. Daugiapakopė raketa, gabenanti palydovą, sklandžiai įgauna greitį. Kai jo skrydžio greitis pasiekia apskaičiuotą reikšmę, palydovas atsiskiria nuo raketos ir pradeda laisvą judėjimą orbitoje. Orbitos forma priklauso nuo jai suteikto pradinio greičio ir krypties: matmenų ir ekscentriškumo.

Jei nebūtų pasipriešinimo aplinkai ir nerimą keliantiems Mėnulio ir Saulės atrakcionams, o Žemė būtų sferinės formos, tada palydovo orbita nepasikeistų, o pats palydovas judėtų ja amžinai. Tačiau iš tikrųjų kiekvieno palydovo orbita keičiasi dėl įvairių priežasčių.

Pagrindinė jėga, keičianti palydovo orbitą, yra stabdymas, atsirandantis dėl išretėjusios terpės, kuria palydovas skrenda, pasipriešinimo. Pažiūrėkime, kaip tai paveiks jo judėjimą. Kadangi palydovo orbita dažniausiai yra elipsės formos, jo atstumas nuo Žemės periodiškai keičiasi. Jis mažėja link perigėjo ir pasiekia didžiausią atstumą apogėjuje. Didėjant aukščiui Žemės atmosferos tankis sparčiai mažėja, todėl palydovas didžiausią pasipriešinimą patiria netoli perigėjo. Išnaudojęs dalį kinetinės energijos, kad įveiktų šį, nors ir nedidelį, pasipriešinimą, palydovas nebegali pakilti į ankstesnį aukštį, o jo apogėjus palaipsniui mažėja. Taip pat sumažėja perigėjas, tačiau daug lėčiau nei mažėja apogėjus. Taigi orbitos dydis ir jos ekscentriškumas palaipsniui mažėja: elipsinė orbita artėja prie apskritimo. Palydovas juda aplink Žemę lėtai vingiuota spirale ir galiausiai savo egzistavimą baigia tankiuose Žemės atmosferos sluoksniuose, įkaista ir išgaruoja kaip meteorinis kūnas. At dideli dydžiai jis gali pasiekti Žemės paviršių.

Įdomu pastebėti, kad palydovo stabdymas nesumažina jo greičio, o priešingai – padidina. Atlikime keletą paprastų skaičiavimų.

Iš trečiojo Keplerio dėsnio išplaukia, kad

kur C yra konstanta, M yra Žemės masė, m yra palydovo masė, P yra jo apsisukimo laikotarpis ir a yra pusiau pagrindinė orbitos ašis. Apleistas

Pagal palydovo masę, palyginti su Žemės mase, gauname

Kad būtų lengviau atlikti skaičiavimus, tarkime, kad palydovo orbita yra apskrita. Judėdamas pastoviu greičiu υ, palydovas savo orbita nukeliauja atstumą υ Р = 2 πа visą apsisukimą, iš kur Р = 2πa/υ. Pakeitę šią reikšmę P į formulę (9.1) ir atlikę transformacijas, randame

Taigi, mažėjant orbitos a dydžiui, didėja palydovo greitis v: dėl spartaus potencialios energijos mažėjimo didėja palydovo kinetinė energija.

Antroji jėga, keičianti palydovo orbitos formą, yra saulės spinduliuotės slėgis, tai yra šviesos ir korpuskuliniai srautai (saulės vėjas). Mažiems palydovams ši jėga praktiškai neturi įtakos, tačiau tokiems palydovams kaip Pageos ji labai reikšminga. Paleidimo metu Pageosas turėjo apskritą orbita, tačiau po dvejų metų ji tapo labai pailga elipsine.

Palydovo judėjimą taip pat veikia Žemės magnetinis laukas, nes palydovas gali šiek tiek įgyti elektros krūvis o jam judant magnetiniame lauke turėtų įvykti trajektorijos pakitimai.

Tačiau visos šios jėgos kelia nerimą. Pagrindinė jėga, laikanti palydovą savo orbitoje, yra gravitacijos jėga. Ir čia susiduriame su kai kuriais ypatumais. Mes tai žinome dėl to ašinis sukimasisŽemės forma skiriasi nuo sferinės ir kad Žemės gravitacija nėra nukreipta tiksliai į Žemės centrą. Tai neturi įtakos labai nutolusiems objektams, tačiau arti Žemės esantis palydovas reaguoja į šalia Žemės esančius „pusiaujo iškilimus“. Jos orbitos plokštuma lėtai, bet gana reguliariai sukasi aplink Žemės sukimosi ašį. Šis reiškinys aiškiai matomas iš stebėjimų, atliktų per vieną savaitę. Visi šie orbitos pokyčiai kelia didelį mokslinį susidomėjimą, todėl yra atliekami sistemingi dirbtinių palydovų judėjimo stebėjimai.