3.13. Время существования КА на орбите ИСЗ
Время существования КА на орбите ИСЗ определяют продолжительностью полета КА с момента его выведения на орбиту до входа в плотные слои атмосферы (ниже 150...160 км). На время существования КА оказывают влияние многие факторы, в том числе все рассмотренные выше. Из-за давления солнечных лучей и действия на КА сил притяжения Солнца и Луны орбита совершает периодические колебания. При перемещении перигея в более плотные слои атмосферы торможение КА увеличивается, что приводит к сокращению срока его «жизни». Например, вследствие воздействия Луны высота перигея ИСЗ «Экс-плорер-6» (США) менялась каждые 3 месяца от 250 до 160 км; вследствие этого время существования спутника оказалось равным двум годам (вместо рассчитанных 20 лет при отсутствии воздействия Луны).
Сплюснутость Земли приводит к перемещению перигея орбиты КА без изменения расстояния от центра Земли. Если, например, перигей переместится из полярной области в экваториальную, то он будет расположен ближе к поверхности Земли и, следовательно, окажется в более плотных слоях, что также отразится на общем времени существования.
Плотность атмосферы в какой-либо точке зависит не только от высоты этой точки над уровнем моря, но и от многих других факторов. В частности, плотность меняется в течение суток: на высоте 300 км в полдень плотность почти вдвое больше, чем в полночь. Плотность верхней атмосферы заметно увеличивается с усилением солнечной активности.
Вследствие торможения в атмосфере эксцентриситет орбиты постепенно уменьшается и становится практически равным пулю в последние сутки, предшествующие прекращению существования КА. В результате обработки многочисленных данных установлено, что для реальных аппаратов, орбиты которых имеют перигей на высоте порядка 200....300 км и эксцентриситет е > 0,02, уменьшение эксцентриситета до значений 0,001...0,002 практически совпадает (с точностью до одних-двух сут) с моментом прекращения существования КА.
Время существования определяют достаточно точно в результате интегрирования уравнений движения КА. Однако этот метод требует больших затрат времени работы ЭВМ и не позволяет получить решение в общем виде. Поэтому большое значение имеют приближенные аналитические зависимости, удобные для ориентировочных расчетов.
Для определения времени существования КА на круговых орбитах можно пользоваться соотношениями, приведенными в табл. 3.4. Эти зависимости отвечают модели атмосферы CIRA 1961, которая соответствует периоду максимальной плотности атмосферы. Точность расчета времени существования по соотношениям табл. 3.4 составляет не менее 15% от получаемых фактических данных. В табл. 3.4 указаны следующие параметры: m — масса КА; SM — площадь миделевого сечения.
Следует иметь в виду, что ошибки при расчетах времени существования в связи с вариациями плотности атмосферы могут составлять десятки процентов. На высотах более 500 км и в годы максимума солнечной активности прогнозируемое время существования КА может превышать фактическое в несколько раз.
|
