1.3 Солнечно-синхронные орбиты

Солнечно-синхронная орбита – это особый вид орбиты, который используется спутниками, которые производят съемку поверхности Земли. Параметры орбиты такие, что спутник пролетает над определенной точкой земной поверхности примерно в одно и то же местное солнечное время. Движение такого спутника синхронизировано с движением терминатора по поверхности Земли - за счёт этого спутник может проходить всегда над границей освещённой и неосвещённой солнцем территории, или всегда в освещённой области, или наоборот - всегда в ночной, причём условия освещённости при пролёте над одной и той же точкой Земли всегда одинаковые. Для достижения этого эффекта орбита должна прецессировать в сторону, обратную вращения Земли (т.е. на восток) на 360° в год, чтобы компенсировать вращение Земли вокруг Солнца. Такие условия соблюдаются только для определённого диапазона высот орбит и наклонений - как правило, это высоты 600-800 км и наклонение "i" должно быть порядка 98°, т.е. ИСЗ на солнечно-синхронных орбитах имеют обратное движение. При увеличении высоты полёта ИСЗ наклонение должно увеличиваться, из-за чего он не будет пролетать над полярными районами. Как правило, солнечно-синхронные орбиты близки к круговым, но могут быть и заметно эллиптичными.

В общем случае необходимое для солнечной-синхронной орбиты наклонение можно вычислить по формуле [4]

30130\* MERGEFORMAT (.)

где среднее движение спутника

 гравитационный параметр Земли. При выполнении условия

сут

Из-за влияния возмущений спутник постепенно выходит из режима синхронизации, в связи с чем он периодически нуждается в коррекции своей орбиты при помощи двигателей.

Влияние эффекта Пойнтинга-Робертсона приводит к вековому уменьшению большой полуоси орбиты, что способствует прохождению спутниками через зоны резонансов. Вековые возмущения увеличиваются с ростом парусности (отношения миделева сечения к массе) объектов, это увеличивает вероятность прохождения через зоны резонанса. С другой стороны, увеличение парусности сопровождается ростом возмущений, обусловленных световым давлением, что приводит к сокращению и исчезновению узких резонансных зон.

Плоскость солнечно-синхронной орбиты вращается (прецессирует) в восточном направлении с угловой скоростью движения, близкой к скорости движения Солнца относительно звезд (около 1° в сутки), что обеспечивает постоянство угла между плоскостью орбиты и направлением на Солнце. Двигаясь по такой орбите, спутник проходит над одной и той же точкой земной поверхности в один и тот же момент истинного солнечного времени, что обеспечивает примерно одинаковые условия съемки в близкие даты. В высоких широтах условия съемки будут сильно зависеть от времени года, но в близкие календарные даты эти условия будут мало различаться.

Спутники дистанционного зондирования Земли после завершения эксплуатации остаются в окрестности своих первоначальных орбит и с течением времени, превратившись в космический мусор, могут стать угрозой для активных космических аппаратов. Исследование долгопериодической эволюции орбит солнечно-синхронных спутников позволит оценить диапазон изменения элементов орбит. На основе этих данных можно оценить параметры орбит, на которые можно переводить пассивные спутники. Эти орбиты должны обеспечивать минимальное изменение элементов орбит на длительных интервалах времени [5].