태양-동기 궤도

태양 동기 궤도(SSO)라고도 불리는 태양 동기 궤도(Sun-synchronic orground, SSO)^[1]는 행성을 둘러싼 거의 극성 궤도로, 위성이 같은 국지적 평균 태양 시간대에 행성 표면의 어떤 지점을 통과한다.^[2][3]좀 더 기술적으로 말하면, 그것은 매년 하나의 완전한 혁명을 통해 미리 진행되도록 배열된 궤도여서, 그것은 항상 태양과 같은 관계를 유지한다.

적용들

태양 동기 궤도는 위성이 머리 위에 있을 때마다 그 아래 행성의 표면 조명 각도가 거의 같기 때문에 영상,^[4] 정찰 위성, 기상 위성 등에 유용하다.이 일관된 조명은 날씨나 첩보위성과 같은 가시적 또는 적외선 파장으로 지구 표면을 영상화하는 위성과 태양빛이 필요한 해양 및 대기 원격 감지 기구를 운반하는 다른 원격 감지 위성에 유용한 특징이다.예를 들어, 태양-동기 궤도의 위성은 대략 현지 시간으로 약 15:00에 각 시간마다 12번 적도를 가로질러 올라갈 수 있다.

태양-동기 궤도의 특별한 경우는 적도 위도의 국지적 평균 태양 시간이 정오나 자정 무렵인 정오/중간 궤도, 그리고 적도 위도의 국지적 평균 태양 시간이 일출 또는 일몰 전후인 새벽/두스크 궤도여서 위성이 낮과 n 사이 종단기를 타고 달린다.종단기를 타는 것은 위성들의 태양 전지판이 지구에 의해 그늘에 가려지지 않고 항상 태양을 볼 수 있기 때문에 활성 레이더 위성에 유용하다.또한 계측기를 항상 지구의 밤 쪽을 향해 가리키는 것이 가능하기 때문에 측정에 대한 태양의 영향을 제한할 필요가 있는 수동형 계측기를 가진 일부 위성에도 유용하다.새벽/머스크 궤도는 요코, 트레이스, 히노드, 프로바-2와 같은 태양을 관측하는 과학 위성에 사용되어 태양을 거의 연속적으로 관측할 수 있게 되었다.

궤도전열

태양-동기 궤도는 태양 주위의 지구의 움직임에 보조를 맞추기 위해 천구를 기준으로 매일 대략 동쪽으로 1도씩 오스카하는 궤도 평면을 미리 처리(회전)함으로써 달성된다.^[5]이 전열은 기울어진 궤도를 우회하는 지구의 적도 돌출부가 우주선의 궤도면을 원하는 속도로 전열하도록 궤도의 고도(기술 세부사항 참조)로 기울기를 조정함으로써 달성된다.궤도의 평면은 먼 별에 비해 우주에 고정되지 않고 지구의 축을 중심으로 천천히 회전한다.

지구 주위의 전형적인 태양-동기 궤도는 약 600–800 km이며, 96–100 분 범위의 기간과 약 98°의 기울기가 있다.이는 지구의 자전 방향에 비해 약간 역행하는 것으로 0도는 적도 궤도를, 90도는 극궤도를 나타낸다.^[5]

태양-동기 궤도는 화성과 같은 다른 지운 행성 주변에서 가능하다.거의 구형인 금성과 같은 행성의 궤도를 돌고 있는 위성은 태양-동기 궤도를 유지하기 위해 외부로 밀어야 할 것이다.

기술적 세부사항

지구 궤도를 도는 위성에 대한 궤도당 각진행위는 다음과 같다.

${\displaystyle \Delta \Oomega =-3\pi {\frac {J_{2}R_{E}^{2}}:{p^{2}}\cos i,}$

어디에

J는₂ 지구의 소멸과 관련된 두 번째 지역 용어(1.08263×10⁻³)의 계수다.

R은_E 지구의 평균 반지름으로 대략 6378km이다.

p는 궤도의 반유성직장이다.

나는 적도에 대한 궤도의 기울기이다.

한 궤도가 될 것이다 Sun-synchronous 때 발생하는 세차률 ρ).mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac .num,.mw-parser-output.sfrac .den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw.-parser-output.sfrac .den{border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}dΩ/dt 지구 약 태양은 360°항성년(1.99096871×10−7 rad/s)당 평균 운동, 그래서 우리는ΔΩ/T=ρ, T는 궤도 주기 설정해야 한 각이다.

우주선의 궤도주기는 다음과 같다.

${\displaystyle T=2\pi {\sqrt {\frac{a^{3}}{\mu }}}}}}$

여기서 a는 궤도의 반주축이고 μ는 행성의 표준 중력 매개변수(지구의 경우 398600.440km³/s²)이다. p ≈는 원형 또는 거의 원형 궤도의 경우 다음과 같다.

${\displaystyle {\displaysty}\rho &\\cHBFFRAC {3}대략 -{\frac {3J_{2}R_{\text{E}}^{2}{\sqrt {\mu }}\cos i}{2a^{\frac {7}{2}}}}&=-\left(360^{\circ }{\text{ per year}}\right)\times \left({\frac {a}{12\,352{\text{ km}}}}\right)^{-{\frac {7}{2}}}\cos i&=-\left(360^{\circ }{\text{ per year}}\right)\times \left({\frac {T}{3.795{\text{ h}}}}\right)^{-{\frac {7}{3}}}\cos i,\end{aligned}}}$

또는 ρ이 연간 360°일 때,

${\displaystyle \cos i\ 약 -{\frac {2\rho}{3J_{2}R_{\text{E}}^{2}{\sqrt {\mu }}}}a^{\frac {7}{2}}=-\left({\frac {a}{12\,352{\text{ km}}}}\right)^{\frac {7}{2}}=-\left({\frac {T}{3.795{\text{ h}}}}\right)^{\frac {7}{3}}}$

예를 들어, a = 7200 km, 즉 지구 표면 위의 고도 a_E - R ≈ 800 km의 우주선의 경우 이 공식은 98.7°의 태양 동기화 기울기를 제공한다.

이 근사치에 따르면 반주축이 12352km일 때 i는 -1이며, 이는 더 작은 궤도만이 태양-동기화될 수 있음을 의미한다.기간은 매우 낮은 궤도의 88분 범위(a = 6554km, i = 96°)에 있을 수 있다.~ 3.8시간(a = 12352km, 그러나 이 궤도는 i = 180°의 적도일 것이다).3.8시간 이상의 기간은 p < 12352 km 그러나 a > 12352 km를 가진 편심 궤도를 이용하여 가능하다.

만약 인공위성이 매일 같은 시간에 지구상의 어떤 주어진 지점을 비행하기를 원한다면, 그것은 다음 표와 같이 하루에 7에서 16개의 궤도를 비행할 수 있다.(표에는 주어진 기간을 가정하여 계산하였다.사용되어야 할 궤도 주기는 실제로 약간 더 길다.예를 들어 24시간 후 같은 지점 위를 지나는 역행 적도궤도는 고가도로 사이의 시간보다 실제 기간이 약 365/364 00 1.0027배 길다.비등가 궤도의 경우 인자가 1.에 가깝다.)

오르빗 하루에	기간(h)		고도 (km)	막시말 위도	인클린- 아티온
16	1+1/2	= 1:30	000274	83.4°	096.6°
15	1+3/5	= 1:36	000567	82.3°	097.7°
14	1+5/7	≈ 1:43	000894	81.0°	099.0°
13	1+11/13	≈ 1:51	001262	79.3°	100.7°
12	2		001681	77.0°	103.0°
11	2+2/11	≈ 2:11	002162	74.0°	106.0°
10	2+2/5	= 2:24	002722	69.9°	110.1°
09	2+2/3	= 2:40	003385	64.0°	116.0°
08	3		004182	54.7°	125.3°
07	3+3/7	≈ 3:26	005165	37.9°	142.1°

태양-동기 궤도가 매번 같은 현지 시간으로 지구의 한 지점을 통과한다고 말할 때, 이것은 명백한 태양 시간이 아니라 평균 태양 시간을 가리킨다.태양은 한 해 동안 하늘에서 정확히 같은 위치에 있지 않을 것이다(시간의 방정식과 논넴마 참조).

태양-동기 궤도는 지구 표면에서 600~1000km의 고도를 가진 지구 관측 위성에 주로 선택된다.그러나 궤도가 태양-동기 상태를 유지한다고 해도 지구 중력장의 높은 순서의 섭동, 태양의 압력, 그리고 다른 원인에 의해 페리압시스(periapsis)의 주장과 궤도 이심률과 같은 다른 궤도 매개변수가 진화할 것이다.특히 지구 관측 위성은 같은 지점을 통과할 때 고도가 일정한 궤도를 선호한다.이심률과 근위 위치를 주의 깊게 선택하면 섭동의 변화 속도를 최소화하고 따라서 궤도가 상대적으로 안정적이어서 근위축의 위치 운동이 안정되어 있는 냉동궤도인 특정 조합이 나타난다.^[6]유럽우주국의 ERS-1, ERS-2, Envisat는 물론, EUMETSAT의 MetOp 우주선, 캐나다 우주국의 RADARSAT-2는 모두 이러한 태양-동기식 냉동 궤도로 운용된다.^[7]

참고 항목

참조

추가 읽기

• Sandwell, David T, 지구의 중력장 - 1부(2002) (p. 8)
• 미국 100주년 비행 위원회의 태양-동기 궤도 사전 입력
• NASA Q&A
• Boain, Ronald J. (February 2004). "The A-B-Cs of Sun Synchronous Orbit Design" (PDF). Space Flight Mechanics Conference. Archived from the original (PDF) on 25 October 2007.

외부 링크

• 태양-동기 궤도의 위성 목록