육상 트랙

지상 궤도나 지상 궤적은 항공기나 위성의 궤적 바로 아래 행성의 표면에 있는 경로다.인공위성의 경우 아궤도 선로로도 알려져 있으며, 인공위성의 궤도를 지구 표면(또는 위성이 궤도를 돌고 있는 어떤 물체)에 수직으로 투영하는 것이다.^[1]

위성 지상 궤도는 위성과 지구 중심 사이의 가상 선의 움직임을 추적하는 지구 표면을 따라가는 통로라고 생각할 수 있다.즉 지상궤도는 지상관측기의 기준틀에서 위성이 직접 머리 위를 지나거나 정점을 가로지르는 지점들의 집합이다.^[2]

항공기 지상 궤도

이 구간은 확장이 필요하다.덧셈을 하면 도움이 된다. (2015년 5월)

항공 항법에서, 지상 트랙은 전형적으로 원호의 호에 근사하며, 이것은 지구 표면의 두 지점 사이의 가장 짧은 거리다.지정된 지상 트랙을 따라가려면 조종사가 바람의 영향을 보상하기 위해 헤딩을 조정해야 한다.항공기 항로는 영공 및 위험지역을 피하고 항행 신호장 근처를 통과하도록 계획되어 있다.

위성 지상 궤도

위성의 지상 트랙은 궤도 원소의 값, 위성 궤도의 크기, 형태, 방향을 정의하는 매개변수에 따라 여러 가지 다른 형태를 취할 수 있다.(이 기사에서는 편심률이 1 미만인 폐쇄 궤도, 즉 포물선 궤도와 쌍곡선 궤도를 제외하는 궤도에 대해 논한다.)

직역 및 역행 운동

전형적으로 인공위성은 대략 정현상 지상궤도를 가지고 있다.궤도경사가 0도에서 90도 사이인 위성은 직행궤도 또는 프로그램궤도라고 하는 궤도에 있다고 하는데, 이는 행성의 자전과 같은 방향으로 공전한다는 뜻이다.궤도 경사도가 90°~180°(또는 동등하게 0°~-90° 사이)인 위성역행 궤도에 있다고 한다. (직접 궤도는 발사 시 지구의 자전에 의해 전달되는 초기 속도가 궤도를 달성하는데 필요한 델타-v를 감소시키기 때문에 인공위성에 있어서 훨씬 흔하다.)

궤도 주기가 하루 미만인 직궤도에 있는 위성은 지상 궤도를 따라 서쪽에서 동쪽으로 이동하는 경향이 있다.이것을 "어플렌트 다이렉트" 운동이라고 한다.궤도 주기가 하루 이상인 직궤도에 있는 위성은 지상 궤도를 따라 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 경향이 있는데, 이를 "신속한 역행" 운동이라고 한다.이 효과는 위성이 그 아래에서 지구가 회전하는 속도보다 더 느리게 공전하기 때문에 발생한다.진정한 역행 궤도에 있는 어떤 위성은 궤도 주기의 길이에 관계없이 항상 지상 궤도를 따라 동쪽에서 서쪽으로 이동할 것이다.

편심 궤도에 있는 위성이 근위궤도 근처에서 더 빨리 움직이고, 아포기 근처에서 더 느리기 때문에, 위성이 궤도의 일부에서는 동쪽으로, 다른 부분에서는 서쪽으로 추적하는 것이 가능하다.이 현상은 아래에서 논의된 지리학적 궤도 및 몰니야 궤도에서와 같이 하나의 궤도로 그들 자신을 가로지르는 지상 궤도를 허용한다.

궤도 주기의 영향

궤도 주기가 하루의 정수분수(예: 24시간, 12시간, 8시간 등)인 위성은 매일 거의 동일한 지상 궤도를 따라다닌다.이 지상 트랙은 상승 노드의 경도에 따라 동쪽으로 또는 서쪽으로 이동하는데, 궤도의 동요로 인해 시간이 지남에 따라 달라질 수 있다.인공위성의 기간이 하루의 정수분수보다 약간 길면 시간이 지남에 따라 지상궤도가 서쪽으로 이동하고, 약간 짧으면 지상궤도가 동쪽으로 이동한다.^[2][3]

위성의 궤도 주기가 증가하여 지구의 회전 기간(즉, 평균 궤도 속도가 지구의 회전 속도 쪽으로 느려짐에 따라)에 가까워지면, 정현상 지상 트랙은 종방향으로 압축되어 '노드'(적도를 가로지르는 지점)에 가까워지게 된다.에테르, 지오동기 궤도에 있을 때까지 그들은 서로 바로 위에 놓여있다.지구의 회전 기간보다 긴 궤도 주기의 경우 궤도 주기의 증가는 (추상 역행) 지상 트랙에서 나오는 세로 스트레칭에 해당한다.

궤도 주기가 지구의 자전 주기와 같은 인공위성은 지동 궤도에 있다고 한다.그것의 지상 트랙은 매일 두 번씩 적도를 가로지르는 지구의 고정된 위치에 "그림 8" 모양을 갖게 될 것이다.그것은 그것이 근위기에 가장 가까운 궤도의 부분에 있을 때는 동쪽으로, 그리고 아포기에 가장 가까울 때는 서쪽으로 추적할 것이다.

지동 궤도의 특별한 경우인 정지궤도는 편심도가 0(궤도가 원형이라는 뜻), 지구중심, 지구고정좌표계에서는 기울기가 0(궤도면이 지구의 적도에 비해 기울어지지 않는다는 의미)이다.이 경우의 "지상궤도"는 위성이 항상 앉아 있는 지구 적도의 단일 지점으로 구성된다.위성은 여전히 지구 궤도를 돌고 있다는 점에 유의하십시오. 위성이 궤도를 돌고 있는 것과 같은 속도로 지구가 질량의 중심을 중심으로 회전하고 있기 때문이다.

경사 효과

궤도경사란 궤도의 평면과 지구의 적도면 사이에 형성된 각도를 말한다.지상 트랙이 커버하는 지리적 위도는 –i에서 i까지이며,^[3] 여기서 i는 궤도 경사다.즉, 인공위성의 궤도의 기울기가 클수록 그 지상궤도를 남북으로 더 멀리 통과하게 된다는 것이다.정확히 90°의 기울기를 가진 위성은 극궤도에 있다고 하는데, 이는 지구의 북극과 남극을 통과한다는 것을 의미한다.

낮은 위도의 발사 현장은 궤도경사에서 허용하는 유연성 때문에 종종 선호된다; 궤도의 초기 기울기는 발사 위도보다 크거나 같도록 제한된다.예를 들어 케이프 커내버럴에서 발사된 차량은 초기 궤도경사가 발사장의 위도인 최소 28°27°이며, 이 최소치를 달성하기 위해서는 적절한 방위각으로 발사를 해야 하며, 다른 발사 제약을 고려할 때 항상 가능한 것은 아닐 수 있다.극한에서, 적도에 위치한 발사 장소는 원하는 어떤 방향으로도 직접 발사할 수 있는 반면, 북극이나 남극에 있는 가상의 발사 장소는 극지 궤도로만 발사할 수 있을 것이다.(궤도에서 한 번 궤도경사변경 기동을 수행할 수 있지만, 그러한 기동은 일반적으로 모든 궤도기동 중 연료 면에서 가장 비용이 많이 드는 기동에 속하며, 가능한 한 피하거나 최소화한다.)

초기의 궤도경사 범위를 더 넓게 제공하는 것 외에도, 저위도 발사장소는 지구의 자전에 의해 제공되는 초기 속도 때문에 궤도를 만드는 데 더 적은 에너지(최소한 대부분의 발사를 구성하는 프로그램 궤도에 대해)를 필요로 하는 이점을 제공한다.적도 발사장에 대한 열망은 지정학적, 물류적 현실과 결합되어 가장 두드러진 바다 발사 등 부유식 발사 플랫폼의 개발을 촉진시켰다.

피지 인수의 영향

perigee의 주장이 0인 경우, perigee와 apogee가 적도 평면에 놓여 있다는 의미인 경우, 위성의 지상 트랙은 적도 위와 아래에 동일하게 나타난다(즉, 궤도 노드에 대해 180° 회전 대칭성을 나타낸다).하지만, 만약 위험의 주장이 0이 아니라면, 위성은 북반구와 남반구에서 다르게 행동할 것이다.근위변론을 -90°에 육박하는 몰니야 궤도는 그러한 경우의 예다.몰니야 궤도에서 아포기는 높은 위도(63°)에서 발생하며, 궤도는 매우 편심(e = 0.72)이다.이로 인해 위성은 오랫동안 북반구 한 지역을 '호버'하는 반면 남반구 상공에서는 거의 시간을 보내지 않게 된다.이 현상은 "아파지 드웰"이라고 알려져 있으며, 높은 위도 지역의 통신에 바람직하다.^[3]

반복 궤도

지구상의 특정 위치를 감시하기 위해 궤도 연산이 필요한 경우가 많기 때문에 같은 지상 트랙을 주기적으로 커버하는 궤도를 사용하는 경우가 많다.지구에서는 이러한 궤도를 지구반복 궤도로 통칭하며, 안정적(최소 시간변동) 궤도 원소로 지상 궤도 궤도를 반복할 수 있도록 "동결 궤도" 매개변수로 설계하는 경우가 많다.^[4]이러한 궤도는 노들 전처리 효과를 이용하여 궤도를 이동시켜 지상이 이전의 궤도와 일치하도록 하여 이것이 근본적으로 궤도 본체의 회전에서 오프셋을 균형 있게 조정한다.행성의 일정 시간 이후의 세로 방향 회전은 다음과 같이 주어진다.

${\displaystyle \Delta L_{1}=-2\pi {\frac {T}{T_{E}}}}}}$

어디에

• ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle T}$이(가) 경과된 시간임
• ${\displaystyle T_{}}$ ${\displaystyle E_{}}$ ${\$는 지구의 경우 한 쪽 측면의 날, 궤도를 도는 신체의 완전한 회전을 위한 시간이다$$.

노달 전처리 효과는 다음과 같이 정량화할 수 있다.

${\displaystyle \Delta L_{2}=-{\frac {3\pi J_{2}R_{e}^{2}^{2}코스(i)}{a^{2}(1-e^{2})^{2}}:$

어디에

• ${\displaystyle J_{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}_{}}$ ${\$ 신체의 두 번째 동적 폼 팩터
• ${\displaystyle R_{}}$ ${\displaystyle e_{}}$ ${\$는 신체의 반지름이다.
• ${\displaystyle i}$ ${\displaystyle$ i$}$는 궤도 경사
• ${\displaystyle a}$ $[\displaystyle a]$는 궤도의 반주축이다.
• ${\displaystyle e}$ ${\displaystyle e}$은(는) 궤도 편심이다.

이 두 가지 효과는 정해진 $j{\displaystyle }$ ${\displaystyle j}$ 궤도$$ 회전과 $k{\displaystyle }$ ${\displaystyle k}$ $$(sidereal) 일 후에 취소되어야 한다.따라서 경과 시간을 위성의 궤도 주기와 동일시하고 위의 두 방정식을 결합하면 반복 궤도인 궤도에 대해 유지되는 방정식이 발생한다.

${\displaystyle j\left \Delta L_{1}+\Delta L_{2}\right =j\left -2\pi {\frac {2\pi {\sqrt {\frac {a^{3}}{\mu }}}}{T_{E}}}-{\frac {3\pi J_{2}R_{e}^{2}cos(i)}{a^{2}(1-e^{2})^{2}}}\right =k2\pi }$

어디에

• $[\displaystyle \mu }$은(는) 궤도를 도는 신체에 대한 표준 중력 파라미터다.
• ${\displaystyle j}$ ${\displaystyle j}$은 동일한 지상 트랙이 적용된 후 궤도 회전 수입니다.
• ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle k}$은(는) 동일한 지상 트랙이 적용되는 이후의 사이드리얼 일 수입니다.

참고 항목

• 코스(내비게이션)
• 지상추적소
• 로컬 수평선 위로 우주선이 보이는 기간인 패스(우주비행)
• 위성 재방문 기간, 인공위성에 의해 지구상에서 동일한 지점의 관측 사이에 경과한 시간
• 위성 감시, 취미로
• 종단기(solar), 행성체의 조명 주간과 어두운 밤 시간을 구분하는 이동 라인

참조

• 라일, S.와 캡데루, 미셸(2006) 위성: Orbits and Missions Springer ISBN 9782287274695 페이지 175–264

외부 링크

• 위성 추적기(eoPortal.org
• satview.org
• heavens-above.com
• https://isstracker.pl ISS Tracker
• 위성 지상 트랙 소프트웨어 코드(smallsats.org
• infosatellites.com
• n2yo.com