Как часто орбита МКС совпадает с дневным/ночным терминатором?

Краткий ответ: 2-4 раза в год МКС входит в период "полного солнца". Непосредственно перед тем, как это произойдет, МКС выстроится рядом с терминатором в начале и в конце этого периода.

Полный ответ:

Я попытаюсь рассказать об этом, не слишком объясняя орбитальную механику. Ключевым моментом является то, что известно как бета-угол, который представляет собой угол между солнцем и плоскостью орбиты. Бета 0 градусов будет иметь спутник в максимальном затмении, в то время как достаточно высокий угол бета позволит спутнику фактически находиться на солнце все время.

Итак, как возникает этот бета-угол и какое его значение требуется, чтобы увидеть этот эффект? Первый проще, поэтому отвечу первым. Угол должен быть таким, чтобы бета-угол был больше, чем размер Земли, видимой с этой орбиты. У меня есть автономная таблица со значением (Называется Максимальный угол NADIR), Максимальный угол NADIR для спутника на высоте МКС составляет от 350 до 400 км, поэтому значение составляет около 70 градусов. Чем выше, тем меньше становится этот угол.

Таким образом, полное солнце происходит, когда бета-угол выше 70, и оно совпадает с терминатором, когда спутник находится точно в 70. Как часто это происходит на самом деле? Есть два фактора, которые определяют угол бета. Во-первых, вклад Земли, который может доходить до 23 градусов в зависимости от сезона (северное лето +23, зима -23). Это соответствует наклону оси Земли. Второй соответствует наклонению орбиты, и оно тоже меняется. Математика в последней части несколько сложна, она вращается со скоростью узловой процессии .. Период прецессии узлов МКС составляет примерно каждые 2 месяца, как я могу судить по углу ее бета в STK. Таким образом, суть в том, что это может произойти только тогда, когда наклонение в 51 градус добавляется к относительному земному солнечному углу, не более 23 градусов, равному 70 градусам. Обратите внимание, что -70 тоже нормально.

Как вы можете видеть из этого графика, это не очень распространено. Кажется, это происходит только один раз в пиковый сезон, хотя возможно, что это происходит дважды в полгода, но не более того. Таким образом, это происходит от 2 до 4 раз в год, всегда ближе к одному из солнцестояний.

Также стоит отметить, что это довольно уникальная вещь, это происходит только со спутниками на низкой околоземной орбите с наклоном в пределах 40-70 градусов. В этом диапазоне не так много спутников.