Лекции Федосеевой Н.В. космическая метеорология / Подспутниковая трасса1

Это изображение показывает орбитальную трассу для солнечно-синхронного спутника на приполярной орбите. Орбитальная трасса относительно поверхности Земли является следствием комбинации орбитальной плоскости спутника в сочетании с вращением Земли под спутником. Для достижения солнечно - синхронной орбиты, плоскость орбиты наклоненная немного в сторону от истинного северного полюса медленно прецессирует примерно на один градус в сутки. Эта прецессия гарантирует, что местное солнечное время пересечения экватора спутником остаѐтся почти неизменным в течении всего года. Это означает, что спутник может осуществлять повторные наблюдения одним набором датчиков при аналогичных условиях освещения от пролѐта к пролѐту. Солнечно-синхронная орбиты, однако, не означает, что углы солнечного освещения не меняются на протяжении орбиты. Совершенно очевидно, что солнце, как правило, ниже в небе, если двигаться на север или на юг по направлению к полюсам. Кроме того, местное солнечное время также будет меняться в течение витка. Рисунок на предыдущем слайде показывает местное солнечное время в подспутниковой точке на протяжении всей орбиты солнечно – синхронного спутника. "Восходящая" часть орбиты соответствует той части орбиты, в которой спутник движется с юга на север, в то время как «нисходящая" часть орбиты соответствует движению с севера на юг.

Это изображение дает хорошее представление о повседневной зоне наблюдения одного спутника на солнечно-синхронной орбите. Обратите внимание, что спутник не сделает целое число витков в течение одного дня, поэтому есть небольшое смещение орбитальных трасс после 14 . Это означает, что, хотя местное солнечное время пересечения экватора является постоянным, время на часах пролета спутника в фиксированном месте будет меняться изо дня в день, так же как и расстояние и азимут относительно спутника.

Космический корабль на низкой околоземной орбите (примерно менее чем 500 км над уровнем моря), в любой момент может "видеть" только небольшой участок поверхности Земли .

Эта небольшая видимая часть поверхности Земли называется “мгновенное поле обзора” космического корабля (желтые диски на иллюстрации слева).

Для космических аппаратов наблюдения Земли орбитальная трасса и высота выбраны так, что поле обзора спутника несколько перекрывается на последовательных орбитах. Таким образом, вся планета может быть под наблюдением каждый день.

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ В НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СПУТНИКОВ

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ВЫБОРКА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Изображение справа являющееся фактической наземной трассой Международной космической станции, показывает текущий виток и ближайшие два витка (на запад).

Красный круг обозначает «поле обзора» Международной космической станции. Следует отметить, что поле обзора каждой орбиты перекрывает поле зрения предыдущей орбиты таким образом, что МКС проходит непосредственно над западным горизонтом предыдущей орбите.

Обратите внимание на то, что орбита немного наклонена к северо-западу и фактически не проходит через полюса. В то время как красная линия обозначает подспутниковой трассе спутника, прозрачное наложение соответствует полосе обзора датчика AVHRR, который установлен на спутниках POES. Этот инструмент сканирует полосу шириной примерно 3000 км. Проекция карты, используемая на этой иллюстрации, цилиндрическая равноудаленная проекция, становится все более и более искажает геометрию сканирования близи полюсов, как видно из формы полосы обзора, по мере того как спутник приближается к своей самой северной и самой южной точке орбиты. Для более реалистичного представления о спутниковой трассе в полярных регионах лучше использовать другую проекцию, такую как полярная стереографическая..

ПОЛОСА ОБЗОРА

Когда спутник вращается вокруг Земли, датчик "видит" определенную часть поверхности Земли (поле обзора). По мере перемещения спутника формируемая полем зрения часть земной поверхности называется полосой обзора. Ширина полосы обзора для космических датчиков как правило, варьируется между сотнями и тысячами километров.

Это полярная стереографическая проекция северной полярной области, показывает трассы семи последовательных витков орбиты полярного спутника. Она показывает значительную степень перекрытия между последовательными витками. Орбитальный период чуть больше, чем 100 минут, означает чуть более 14 орбит в день. Эти семь витков таким образом, представляют лишь около половины из ежедневных витков через Северный полюс

СЕВЕРНЫЙ ПОЛЯРНЫЙ РЕГИОН

ПЕРЕКРЫТИЕ СМЕЖНЫХ ПОЛОС ОБЗОРА

С полярных орбит, области высоких широт будут сниматься чаще, чем в экваториальной зоне в связи с перекрытием смежных полос обзора, т.к. трассы орбит сближаются у полюсов.