Нізкая апорная арбіта

Нізкая апорная арбіта (НАА, нізкая калязямная арбіта) - арбіта касмічнага апарата каля Зямлі. Арбіту правамерна называць «апорнай», калі мяркуецца яе змяненне - павелічэнне вышыні або змяненне нахілу. Калі ж манеўры не прадугледжаныя або касмічны апарат наогул не мае ўласнай рухальнай устаноўкі, пераважна выкарыстанне назвы «нізкая калязямная арбіта». У агульным выпадку лічыцца, што касмічны апарат знаходзіцца на апорнай арбіце, калі ён рухаецца з першай касмічнай хуткасцю, якая для планеты Зямля складае каля 7,9 км/с, і знаходзіцца на вышыні, дзе адпаведная шчыльнасць верхніх слаёў атмасферы, у першым набліжэнні, дапускае кругавы або эліптычны рух. Пры гэтым на арбіце такога тыпу апарат можа знаходзіцца і менш аднаго вітка. Тыповыя параметры апорнай арбіты, на прыкладзе касмічнага карабля "Саюз-ТМА» складаюць:

Мінімальная вышыня над узроўнем мора (у перыгеі) - 193 км,
Максімальная вышыня над узроўнем мора (у апагеі) - 220 км,
Нахіл - 51,6 градуса,
Перыяд звароту - каля 88,3 хвіліны.

Пры вызначэнні вышыні НАА важна паказваць, ад якой мадэлі Зямлі яна адлічваецца. Расійскія балістыкі традыцыйна паказваюць вышыню над эліпсоідам, а амерыканскія - над сферай, у выніку розніца можа дасягаць 20 км (прыкладна адпавядае розніцы экватарыяльнага і палярнага радыусаў Зямлі), а палажэнні апагею і перыгею - перамяшчацца.

Так як сутачнае вярчэнне Зямлі ўдзельнічае ў вывядзенні ракеты-носьбіта на арбіту, то грузападымальнасць залежыць ад нахілу арбіты да плоскасці экватара. Найлепшыя ўмовы дасягаюцца, калі НАА мае нахіл да экватара, які супадае з шырынёй стартавай пляцоўкі, з якой быў ажыццёўлены запуск. Іншыя нахілы арбіты вядуць да памяншэння параметраў ракеты-носьбіта па здольнасці вываду грузу на арбіту. Аднак, не для ўсіх касмадромаў магчымы запуск у найбольш энергетычна выгадным кірунку, так, напрыклад, для Байканура з шыратой каля 46 градусаў немагчымы запуск на нахілу менш 48,5 градусаў з-за абмежаванняў па размяшчэнні тэрыторый падзення частак ракет, што аддзяляюцца (зон адчужэння). Нахіл, які найбольш часта выкарыстоўваецца пры запусках з Байканура - 51,6 градуса, меншыя нахілы выкарыстоўваюцца рэдка.

Час жыцця, або час знаходжання КА на НАА, залежаць ад балістычных параметраў штучнага нябеснага цела і ад актыўнасці Сонца ў гэты перыяд, якая ўплывае на вышыню верхніх слаёў атмасферы Зямлі.

Чым ніжэй арбіта, тым больш маса грузу, які можа вывесці на яе ракета-носьбіт пры іншых роўных умовах. Таму апорную арбіту выгадна рабіць як мага ніжэй. На практыцы час арбітальнага палёту (да ўваходжання ў шчыльныя слаі атмасферы) менш адных сутак можа выклікаць праблемы пры адмовах на борце касмічнага апарата, таму такія нізкія арбіты практычна не выкарыстоўваюцца. Акрамя таго, на мінімальную вышыню апорнай арбіты ўплывае велічыня хібнасці вывядзення, так як пры неспрыяльным спалучэнні памылак вымяральных прыбораў, органаў кіравання і знешніх фактараў арбіта можа апынуцца занадта нізкай і КА вернецца ў атмасферу Зямлі і згарыць, перш чым паспее зманеўраваць. Тым не менш, вядомыя выпадкі вывядзення апаратаў на арбіты з перыядам звароту менш як 88 хвілін і вышынёй перыгея 121-150 км. Напрыклад, на апорную арбіту з перыгеем 129 км была выведзена аўтаматычная станцыя Луна-7. На падобныя арбіты выводзіліся спадарожнікі сямейства KH-7 Gambit.

Паняцце «апорная арбіта» ўвайшло ва ўжытак з пачаткам запускаў чатырохступеністай ракеты 8К78 «Маланка», чацвёртая ступень якой запускалася ў бязважкасці пасля здзяйснення прыкладна 3/4 абарачэння вакол Зямлі, як патрабавалася для міжпланетных і месяцавых АМС.

Выкарыстанне

Нізкая калязямная арбіта можа выкарыстоўвацца не толькі як апорная, але і як рабочая. У агульным выпадку нізкімі лічацца арбіты з вышынёй апагею да 2000 км. Асаблівай разнавіднасцю нізкіх калязямных арбіт з'яўляецца сонечна-сінхронная арбіта. На такія арбіты запускаюцца спадарожнікі дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі.

На нізкай калязямной арбіце знаходзіцца МКС. Пасля завяршэння ў 1972 годзе праграмы «Апалон» усё пілатуемыя палёты ў космасе адбываюцца па нізкай калязямной арбіце. У сувязі з інтэнсіўным выкарыстаннем на нізкіх арбітах звяртаецца вялікая колькасць касмічнага смецця, што прыводзіць да ўскладненняў у эксплуатацыі МКС.

Тэрмін існавання спадарожніка на НАА

Час знаходжання спадарожніка на НАА залежыць ад шматлікіх фактараў, асабліва моцна залежыць ад уплыву Месяца і вышыні над шчыльнымі пластамі атмасферы. Напрыклад арбіта ШСЗ «Эксплорэр-6» (ЗША) мянялася кожныя 3 месяцы ад 250 да 160 км, што прывяло да тэрміна службы спадарожніка ў 2 гады, замест 20 запланаваных, гэтак жа першы спадарожнік Зямлі праіснаваў 3 месяца (перыгей 215 км, апагей 939 км). Іншыя фактары ўплываюць на тэрмін службы: вышыня шчыльных слаёў атмасферы можа мяняцца ў залежнасці ад часу сутак і ад арбіты спадарожніка, напрыклад, апоўдні разагрэтыя пласты атмасферы на вышыні ў 300 км маюць шчыльнасць у 2 разы больш, чым у поўнач, а праходжанне спадарожніка над экватарам Зямлі гэтак жа зніжае вышыню перыгея спадарожніка. Калі сонечная актыўнасць узрастае, яна можа прывесці да рэзкага павелічэння шчыльнасці верхняй атмасферы - у выніку спадарожнік тармозіцца мацней, а вышыня яго арбіты зніжаецца хутчэй. Істотную ролю гуляе і форма спадарожніка, а менавіта пляц яго мідэля (папярочнага сячэння); для спадарожнікаў, спецыяльна прызначаных да працы на нізкіх арбітах, часцей выбіраюць стрэлападобныя, аэрадынамічна абцякальныя формы корпуса.

Гл. таксама