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云巅之上漫飞扬——认识卫星的轨道
    2021-10-09    来源:

    卫星在地球上空不同高度运行遵循完全不同的路径。离开运载火箭,射入太空的卫星可能会像扔到空中的石头一样落回地球。为了防止这种情况发生,卫星必须保持较高的飞行速度,产生一定的离心力,以保证即使受到地球重力作用也不会落回到地球。有些卫星的公转速度与地球的自转速度相同,它们能够停留在我们头顶上方的一个固定位置。而另一些卫星则可能飞得更快,在很短时间内从我们头顶的空中划过。

    卫星轨道有哪些不同的类型呢?

    按照轨道倾角大小,卫星轨道可分为:赤道轨道、极地轨道、倾斜轨道。轨道倾角就是指轨道平面与赤道平面的夹角,卫星的轨道。

    赤道轨道:倾角为0度,卫星轨道平面 与地球赤道平面重合,卫星始终在赤道上空飞行。

    极地轨道:倾角为90度,卫星轨道平面与地球赤道平面垂直,卫星飞跃南北两极上空。它可以覆盖全球,是观测整个地球的最合适的轨道。气象卫星、资源卫星、侦查卫星经常采用这种轨道。

    斜轨道:轨道倾角既不是0度又不是90度,统称倾斜轨道,倾科轨道又分为顺行轨道和逆行轨道。顺行轨道是指倾角大于0度小于90度,卫星自西向东顺着地球自转的方向运动。逆行轨道是指倾角大于90度而小于180度,卫星自东向西逆着地球自转的方向运动。

    如果根据卫星运行轨道距离地面的高度,卫星轨道可分为:

    低轨道 (LEO):轨道高度在5002000km之间。科学试验卫星或侦察卫星一般来说轨道比较低,只有几百千米高度沿着圆形的近地轨道围绕地球旋转。它们必须以非常快的速度飞行以克服地球的引力,所以它们的轨道半径相对较小。

    中轨道 (MEO):轨道高度在8000km20000km之间。与飞越我们头顶的喷气式飞机一样,人造卫星在天空中飞行的速度越慢,就离地球越高。中轨道(MEO) 一般比低轨道(LEO) 高约10倍。我们所熟悉的导航卫星通常就在MEO轨道上运行,高度约2km, “环绕”地球一圈大约需要12h

    高轨道(HEO):轨道高度在35786km。人造卫星的轨道越高,飞行速度可以越慢,也就可以越省能量。所以,许多需要长期运行的人造卫星选择高轨道。这个“神奇”的位置可以确保人造卫星总是在每天的同一时刻飞过地球上方的同一位置。像这样的高轨道被称为地球同步(因为它与地球的旋转同步)或地球静止(卫星一直停留在地球上的同一点上)轨道.

    那么,你一定会问,这些轨道是如何分配的?

    全世界的卫星轨道和频率均由联合国的国际电信联盟(ITU)统一管理,ITU只接受成员国的申请,并根据对各个国家的规划和管理向成员国分配相应的卫星轨道和频率。因此,任何企业要想运行商业卫星,都必须先向所在国家提出使用卫星轨道和频率资源的申请,再由该国电信主管部门向ITU提出申请。

    国际电联根据《无线电规则》的相关条款,为各国卫星分配轨道,其中,地球静止轨道通信卫星的轨道分配是重中之重。静止轨道上运行的卫星便称为“静止卫星”。卫星运动速度为3.07千米/秒。一颗卫星可覆盖约40%的地球面积。静止卫星相对于地面不动,地球站容易跟踪。它的覆盖范围很广,利用均布在地球赤道上的3颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一部分地区外的全球通信。通信卫星、广播卫星和气象卫星选用这样的轨道极为有利。

    卫星轨道分配采用“先报先得”的原则,先向国际电联申报的国家和公司具有优先使用权,后申报者必须要保证不对先申报的卫星通信产生干扰。为了避免出现某个国家把地球静止轨道合适的轨位都申报了,其他国家无法申报的情况,国际电联还规定,卫星通信频率和轨位等资源申报登记后,七年内必须发射卫星启用申报的资源,否则申报的资源自动作废。 

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