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툰드라 궤도

Tundra orbit
지구 고정 프레임 경사 63.4°의 툰드라 궤도 애니메이션. 0.2 편심· 0.3 편심· 지구

툰드라 궤도(러시아어: 툰드라 궤도)는 높은 기울기(약 63.4°), 1개의 항성일 궤도 주기, 0.2~0.3의 전형적인 편심률을 가진 매우 타원형의 지구 동기 궤도이다.이 궤도에 배치된 위성은 대부분의 시간을 지구의 선택된 지역에서 보내는데, 이것은 특히 높은 위도 지역에 서비스를 제공하는 통신 위성에 적합하게 만드는 현상으로 알려진 현상이다.툰드라 궤도에 있는 위성의 지상 궤도는 북반구 또는 남반구 [1][2]둘 다에 걸쳐 더 작은 루프를 가진 닫힌 그림 8이다.이는 같은 기울기를 가지지만 주기의 반을 가지며 단일 [3][4]영역에서 서성거리지 않는 고위도 지역에 서비스를 제공하도록 설계된 몰니야 궤도와 차별화된다.

사용하다

툰드라 및 몰니야 궤도는 정지궤도보다 높은 고도 각도를 제공하는 데 사용된다.정지궤도(지구 적도 위)에서 위도로 방송하는 것은 낮은 고도 각도와 그에 따른 추가적인 거리 및 대기 감쇠로 인해 상당한 전력을 필요로 하기 때문에 바람직하다.위도 81°보다 위에 위치한 사이트는 지구중심 위성을 전혀 볼 수 없으며, 일반적으로 10° 미만의 고도 각도는 통신 [5]: 499 [6]주파수에 따라 문제를 일으킬 수 있다.

높은 타원형 궤도는 정지궤도의 대안으로 제공되는데, 이는 원점에서 오랫동안 그들이 원하는 고위도 영역에 머무르기 때문이다.그러나 비용 면에서 편리성은 완화된다. 툰드라 궤도에서 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서는 두 개의 위성이 필요하다(몰니야 [3]궤도에서 세 개).

고도로 타원형 궤도의 위성 별자리로부터 데이터를 수신하는 지상국은 정기적으로 위성 사이를 전환해야 하며, 위성의 범위가 궤도 전체에 걸쳐 변화함에 따라 다양한 신호 강도, 지연 시간 및 도플러 이동을 처리해야 한다.이러한 변화는 툰드라 궤도에 있는 위성의 경우 표면으로부터의 거리가 증가하여 추적과 통신이 더 [7]효율적이기 때문에 덜 뚜렷하다.게다가 몰니야 궤도와 달리, 툰드라 궤도에 있는 위성은 반 앨런 [8]벨트를 통과하는 것을 피한다.

이러한 이점에도 불구하고 [1]툰드라 궤도는 부분적으로 더 높은 발사 에너지 때문에 몰니야[8] 궤도보다 덜 자주 사용된다.

권장 용도

2017년 ESA 우주 파편 사무소는 기존의 묘지 궤도와는 달리 [3]툰드라 같은 궤도를 오래된 고경사 지동 위성의 폐기 궤도로 사용할 것을 제안하는 논문을 발표했다.

특성.

일반적인[7] 툰드라 궤도는 다음과 같은 특성을 가진다.

  • 경사: 63.4°
  • 근점 인수: 270°
  • 기간: 1436분
  • 편심률: 0.24~0.4
  • 반장축: 42,164km(26,199mi)

궤도 경사

일반적으로 지구의 편평성은 위성의 근지점( 주장을 방해하기 때문에 시간이 [1]지남에 따라 서서히 변한다.1차 만 고려할 경우 스테이션 키핑 트러스터 연소로 지속적으로 보정되지 않는 한 식 1에 따라 근점이 변경됩니다.

(1)

서 i i는 궤도 기울기 e(\e)는 편심률 n(\ n은 하루 평균 (\2}})는 교란 (\E}는 지구의 반지름, \a는반경입니다.xis, （ style ） （ display }{ dot }{ 는 하루 도수로 표시됩니다.

이러한 연료 소비를 피하기 위해 툰드라 궤도는 63.4°의 기울기를 사용하며 여기서 계수 ( i ({^{는 0이므로 시간에 [9][10]: 143 [7]따른 근점 위치의 변화가 없다.이것을 임계경사라고 하며, 이러한 방식으로 설계된 궤도를 동결궤도라고 합니다.

근지점 인수

근점 270° 인수는 원점을 궤도의 최북단에 배치한다.90°의 근점 역시 마찬가지로 남반구 고위도에 도움이 될 것이다.근점이 0° 또는 180°이면 위성이 적도 상공에 머무르게 되지만, 이것은 기존의 정지궤도에서 [7]더 잘 수행될 수 있기 때문에 별 의미가 없다.

기간

한 항성일의 주기는 위성이 시간이 지남에 따라 동일한 지상 궤도를 따르도록 합니다.이것은 [7]궤도의 반장축에 의해 제어된다.

편심

편심률은 필요한 드웰 시간에 대해 선택되며 지상 트랙의 모양을 변경합니다.툰드라 궤도의 이심률은 일반적으로 약 0.2이고, 이심률이 약 0.4인 툰드라 궤도는 그림 8에서 눈물방울로 바뀌어 슈퍼툰드라 [11]궤도라고 불립니다.

반장축

툰드라 궤도에서 위성의 정확한 높이는 임무마다 다르지만, 일반적인 궤도의 근점은 약 25,000km이고, 원점은 약 39,700km이며, 장축은 46,000km이다.[7]

툰드라 궤도를 이용한 우주선

툰드라 궤도와 유사한 특성을 가지지만 경사가 낮은 QZSS 궤도의 지상 궤도

2000년부터 2016년까지 현재 Sirius XM Holdings의 일부인 Sirius Satellite Radio는 위성 [12][13]라디오를 위해 툰드라 궤도에서 세 개의 위성 별자리를 운영했습니다.각 위성의 RAAN과 평균 이상은 120°씩 상쇄되어 한 위성이 위치를 벗어나면 다른 위성이 근지점을 통과하여 인수할 준비가 되었다.이 별자리는 북반구 훨씬 위도에 있는 소비자들에게 더 잘 다가가고, 도시 협곡의 충격을 줄이기 위해 개발되었으며, 정지 시스템의 경우 800개였던 것에 비해 130개의 반복기만을 필요로 했다.시리우스가 XM과 합병한 후 FM-6 대체 위성의 설계와 궤도를 툰드라에서 정지 [14][15]위성으로 변경했다.이는 이미 정지해 있던 FM-5([16]2009년 발사)를 보완하고 2016년 시리우스는 툰드라 [17][18][19]궤도에서의 방송을 중단했다.시리우스 위성은 툰드라 [20]궤도를 사용한 유일한 상업 위성이었다.

일본의 준천체 위성 시스템은 툰드라 궤도와 비슷하지만 경사가 43°에 불과하다.그것은 같은 지상 궤도를 따라가는 4개의 위성을 포함하고 있다.2010년부터 테스트를 거쳐 2018년 [21]11월부터 본격 가동되었습니다.

제안된 시스템

툰드라 궤도는 1990년대에 [13][22]제안된 방송 시스템인 ESA의 아르키메데스 프로젝트에서 사용될 것으로 고려되어 왔다.

툰드라 궤도, QZSS 궤도, 몰니야 궤도 비교 - 적도 뷰
전면도
측면도
전면도, 접지 고정 프레임
측면도, 접지 고정 프레임
툰드라 궤도 · QZSS 궤도 · 몰니야 궤도 · 지구

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레퍼런스

  1. ^ a b c Fortescue, P. W.; Mottershead, L. J.; Swinerd, G.; Stark, J. P. W. (2003). "Section 5.7: highly elliptic orbits". Spacecraft Systems Engineering. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-61951-2.
  2. ^ Dickinson, David (2018). The Universe Today Ultimate Guide to Viewing The Cosmos: Everything You Need to Know to Become an Amateur Astronomer. Page Street Publishing. p. 203. ISBN 9781624145452.
  3. ^ a b c Jenkin, A. B.; McVey, J. P.; Wilson, J. R.; Sorge, M. E. (2017). Tundra Disposal Orbit Study. 7th European Conference on Space Debris. ESA Space Debris Office. Archived from the original on 2017-10-02. Retrieved 2017-10-02.
  4. ^ Mortari, D.; Wilkins, M. P.; Bruccoleri, C. (2004). The Flower Constellations (PDF) (Report). p. 4. Archived from the original (PDF) on 2017-08-09. Retrieved 2017-10-02.
  5. ^ Ilčev, Stojče Dimov (2017). Global Satellite Meteorological Observation (GSMO) Theory. Vol. 1. Springer International Publishing. p. 57. Bibcode:2018gsmo.book.....I. ISBN 978-3-319-67119-2. Retrieved 16 April 2019.
  6. ^ Soler, Tomás; Eisemann, David W. (August 1994). "Determination of Look Angles To Geostationary Communication Satellites" (PDF). Journal of Surveying Engineering. 120 (3): 123. doi:10.1061/(ASCE)0733-9453(1994)120:3(115). ISSN 0733-9453. Archived (PDF) from the original on 4 March 2016. Retrieved 16 April 2019.
  7. ^ a b c d e f Maral, Gerard; Bousquet, Michel (2011-08-24). "2.2.1.2 Tundra Orbits". Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology. ISBN 9781119965091.
  8. ^ a b Capderou, Michel (2005). Satellites. p. 228. ISBN 9782287213175.
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  15. ^ Binkovitz, Leah (24 October 2012). "Sirius Satellite Comes to Udvar-Hazy". Smithsonian. Archived from the original on 8 May 2019. Retrieved 8 May 2019.
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  17. ^ Wiley Rein (19 November 2009). Application for Modification (Report). Federal Communications Commission. Archived from the original on 2 October 2017. Retrieved 2 February 2017.
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  19. ^ Meyer, James E.; Frear, David J., eds. (2 February 2017). Sirius XM Holdings Inc. 10-K Feb. 2, 2017 11:57 AM. Seeking Alpha (Report). Sirius XM Holdings Inc.
  20. ^ Bruno, Michael J.; Pernicka, Henry J. (2005). "Tundra Constellation Design and Stationkeeping". Journal of Spacecraft and Rockets. 42 (5): 902–912. Bibcode:2005JSpRo..42..902B. doi:10.2514/1.7765.
  21. ^ "Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO)". Archived from the original on 2018-03-09. Retrieved 2018-03-10.
  22. ^ Hoeher, P.; Schweikert, R.; Woerz, T.; Schmidbauer, A.; Frank, J.; Grosskopf, R.; Schramm, R.; Gale, F. C. T.; Harris, R. A. (1996). "Digital Audio Broadcasting (DAB) via Archimedes/Media Star HEO-Satellites". Mobile and Personal Satellite Communications 2. pp. 150–161. doi:10.1007/978-1-4471-1516-8_13. ISBN 978-3-540-76111-2.