Почему ICESAT-2 и CRYOSAT 2 наклонены почти ровно на 92 градуса?

ЕКА и НАСА Би-би- си выстраивают в линию спутники для измерения антарктического морского льда, сообщает:

Во вторник европейскому космическому аппарату Cryosat-2 было дано разрешение поднять свою орбиту чуть менее чем на один километр.

Это значительно увеличит количество одновременных наблюдений, которые он может сделать с американской миссией Icesat-2.

и

Спутник NASA Icesat-2, вращающийся вокруг земного шара на высоте около 500 км, использует лазер для измерения расстояния до поверхности Земли и, следовательно, высоты объектов. Этот луч света отражается прямо от вершины снега.

С другой стороны, спутник Esa Cryosat-2, находящийся на высоте около 720 км, использует радар в качестве инструмента измерения высоты, и он проникает гораздо глубже в снежный покров, прежде чем отскакивает назад.

и

Во вторник менеджеры Esa окончательно одобрили совместную кампанию, известную как Cryo2Ice.

Cryosat запустит свои двигатели 16 июля, чтобы подняться на несколько сотен метров выше в небо. Маневр, который займет пару недель, не поставит под угрозу долговечность миссии, поскольку на борту космического корабля достаточно топлива.

Руководитель миссии Cryosat ЕКА, доктор Томмазо Парринелло, сказал BBC News: «Icesat находится совсем немного ниже нас, поэтому мы не можем спуститься, чтобы встретить их, но, поднявшись, мы находим эту невероятную резонансную орбиту, на которой каждые 19 витков для нас и 20 витков для них - мы встретимся на полюсах с некоторым временным лагом.В принципе, каждые 1,5 дня мы встречаемся над полюсами с разницей в несколько часов друг от друга, а это значит, что мы можем наблюдать один и тот же лед почти одновременно.

Но это работает только на протяженных наземных путях, если у них одинаковые наклонности, и о чудо !

Текущие TLE для них с https://celestrak.org/satcat/search.php :

ICESAT-2                
1 43613U 18070A   20189.92212711  .00000701  00000-0  25259-4 0  9993
2 43613  92.0063  66.8810 0002210  90.4354 269.7149 15.28271517101018

CRYOSAT 2               
1 36508U 10013A   20189.86496501  .00000000  00000-0 -64194-6 0  9997
2 36508  92.0333 112.6828 0008788 129.2185 230.9804 14.52174175543231

Среднее движение CRYOSAT 2 составляет 15,2827 витков в день. 19 20 составляет 14,518565, что лишь немного быстрее, чем у ICESAT-2, совершающего 14,5217 оборотов в день, поэтому легко увидеть, как небольшой подъем орбиты ICESAT-2 приведет две орбиты к состоянию совпадения среднего движения 19:20. (Хотя это звучит интуитивно, слово «резонанс» здесь не подходит ).

Вопрос: Почему ICESAT-2 и CRYOSAT 2 наклонены почти ровно на 92 градуса? На этих высотах солнечно-синхронная орбита будет около 98°, так что это не так. И хотя наземные траектории орбит на 86,4 ° или 93,6 ° пересекают экватор перпендикулярно , это кажется здесь неуместным. Так что же такого особенного в 92,0 градусах и почему оба космических корабля находились под таким углом?

У меня нет достаточно времени, чтобы написать полный ответ, поэтому комментарий. И ICESAT-2, и CRYOSAT 2 имеют повторяющиеся наземные орбиты. В случае солнечно-синхронных орбит наклонение выбирается таким образом, чтобы орбита прецессировала на 360° каждый год. В случае повторяющихся наземных орбит наклонение выбирается таким образом, чтобы наземная траектория повторялась после целого числа витков.
@DavidHammen Вопрос состоит из двух частей, я думаю; 1) почему то же самое и 2) почему около 92,0°? Для коротких промежутков времени повторяющийся наземный след просто нуждается в правильном периоде, поэтому наклон выбирается для его скорости прецессии, чтобы поддерживать условие повторения в течение длительного периода времени? Немного другая высота не могла компенсировать скорость прецессии другого наклонения?
Когда вы сделаете математику, вы обнаружите, что есть почти повторяющиеся возможные наклонения для повторяющихся наземных орбит с разными высотами и с разным количеством орбит, после которых повторяется наземный трек. Я не хочу публиковать эту математику. На это уйдут часы.
@DavidHammen, но я не понимаю, почему определенный наклон, например 92,0 °, был бы особенным . Мне кажется, что можно иметь повторяющиеся наземные орбиты для любого наклонения.
Поскольку повторения являются дискретными (в данном случае целыми числами), наклонения, приводящие к повторяющимся траекториям наземных орбит, также дискретны (но, очевидно, не являются целыми числами).
На эту тему есть статьи, несколько статей. Вы можете найти некоторые из них с помощью поиска в Google для повторения наземной орбиты.
@DavidHammen Я вижу, я думаю; (например, 1 , 2 , 3 ) это не прецессия из-за Дж 2 но условия гравитации более высокого порядка, которые могут заставить одни наклонности работать намного лучше, чем другие, немного похожи на «замороженные орбиты».

Ответы (1)

ICESAT-2

Команда POD разработала орбиту ICESat-2 с первоначальными требованиями: (1) орбита с наклонением 92 ° для охвата полярных льдов и морского льда, при этом все еще создавая пересечения орбиты для перекрестных наблюдений с помощью альтиметра, (2) замороженная орбита. для ограничения изменения высоты на любой заданной широте, чтобы поддерживать геометрию диаграммы направленности на поверхности, (3) повторение ~91 день для выборки сезонных колебаний с повторением около 30 дней для временной выборки морского льда, (4) низкая околоземная орбита для целей радиометрии высотомера.

Алгоритм проекта ICE, CLOUD и спутника наблюдения за высотой земли (ICESat-2) Теоретический базовый документ (ATBD) для точного определения орбиты, проектирования орбиты и калибровки параметров геолокации

КРИОСАТ-2

Управление орбитой Cryosat отличается от других описанных выше спутников ESA Earth Observation, потому что:

  • Силовая установка не позволяет выполнять значительные маневры вне самолета.
  • Требований к развитию LTAN нет. Солнечная синхронизация не требуется.
  • Предполагаемый цикл повторения очень длинный по сравнению с циклами ERS-2 и Envisat.

...

Опорная орбита, сгенерированная классическим способом для Cryosat, не показала бы однородного распределения долгот в точках пересечения узлов, так как имел бы место непостоянный дрейф прямого восхождения восходящего узла, вызванный дрейфом наклонения. Такая эталонная орбита не отвечает научным требованиям миссии Cryosat, потому что требуется однородное распределение долгот в точках пересечения узлов, чтобы иметь правильную плотность пересечений земли и трассы. Этот эффект компенсируется проектированием опорной орбиты с непостоянным периодом обращения. Другими словами, эта стратегия означает опережение или отсрочку времени пересечения экватора таким образом, чтобы было достигнуто однородное распределение узлов.

CRYOSAT-2: ОТ LEOP ДО ВЫХОДА НА ОПОРНУЮ ОРБИТУ

Это отлично, именно то, что мне было нужно! Очевидно, больше, чем « немного похоже на «замороженные орбиты ». Хотя орбита CRYOSAT-2 на самом деле не является классической замороженной орбитой, она выполняет свою работу аналогичным образом.
@uhoh Я думал, тебе понравятся связанные ссылки. Они были немного выше моей головы.
Почему ICESAT-2 и CRYOSAT 2 наклонены почти ровно на 92 градуса?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v