Бета угол - Beta angle - Wikipedia

Бета-угол (${\displaystyle {\boldsymbol {\beta }}}$)

В бета-угол (${\displaystyle {\boldsymbol {\beta }}}$) - это измерение, наиболее часто используемое в орбитальный космический полет. Бета-угол определяет процент времени, в течение которого спутник в низкая околоземная орбита (LEO) тратит на прямые Солнечный свет, поглощая солнечную энергию.^[1] Термин определяется как угол между орбитальный самолет спутника и вектор к солнце (т. е. направление, с которого светит Солнце).^[2] Бета-угол - это меньший из двух углов между вектором Солнца и плоскостью объекта. орбита. Бета-угол не определяет единственную плоскость орбиты; все спутники на орбите с заданным углом бета на заданной высоте имеют одинаковое воздействие на Солнце, даже если они могут вращаться в совершенно разных плоскостях вокруг земной шар.^[3]

Бета-угол варьируется от + 90 ° до -90 °, а направление, в котором спутник вращается вокруг своей оси. основной корпус определяет, положительный или отрицательный знак угла бета. Воображаемый наблюдатель, стоящий на Солнце, определяет угол бета как положительный, если рассматриваемый спутник вращается против часовой стрелки, и отрицательный, если он вращается. по часовой стрелке.^[3] Максимальное количество времени, которое спутник в обычной миссии на НОО может провести в Тень земли происходит при бета-угле 0 °. Спутник на такой орбите тратит не менее 59% своей орбитальный период в солнечном свете.^[1][2]

Свет и тень

Степень орбитального затенения объекта на НОО определяется его бета-углом. Объект, запущенный на начальную орбиту с наклоном, равным дополнению наклона Земли к эклиптике, дает начальный бета-угол 0 градусов (${\displaystyle \beta }$ = 0 °) для орбитального объекта. Это позволяет объекту тратить максимально возможное количество своего орбитальный период в тени Земли и приводит к чрезвычайно низкому поглощению солнечной энергии. На НОО 280 километров объект находится под солнечным светом на протяжении 59% своей орбиты (примерно 53 минуты в солнечном свете и 37 минут в тени.^[2]) С другой стороны, объект, запущенный на орбиту параллельно терминатор приводит к бета-углу 90 градусов (${\displaystyle \beta }$ = 90 °), и объект 100% времени находится на солнечном свете.^[2] Примером может служить полярная орбита, начавшаяся на рассвете или в сумерках равноденствие. Бета-угол можно контролировать, чтобы спутник оставался как можно более холодным (для приборов, требующих низких температур, таких как инфракрасные камеры), поддерживая угол бета-излучения как можно ближе к нулю, или, наоборот, чтобы спутник оставался на солнце как можно дольше. насколько это возможно (для преобразования солнечного света его солнечными панелями, для устойчивости датчиков к солнечному свету или для изучения Солнца), поддерживая угол бета как можно ближе к +90 или -90.

Определение и применение бета-углов

Значение угла бета-излучения Солнца для спутника на околоземной орбите можно найти с помощью уравнения

${\displaystyle \beta =\sin ^{-1}[\cos(\Gamma )\sin(\Omega )\sin(i)-\sin(\Gamma )\cos(\epsilon )\cos(\Omega )\sin(i)+\sin(\Gamma )\sin(\epsilon )\cos(i)]}$

куда ${\displaystyle \Gamma }$ это Эклиптика Истинная солнечная долгота, ${\displaystyle \Omega }$ это Прямое восхождение восходящего узла (РААН), ${\displaystyle i}$ орбита склонность, и ${\displaystyle \epsilon }$ это Наклон эклиптики (приблизительно 23,45 градуса для Земли в настоящее время). RAAN и наклон являются свойствами орбиты спутника, а солнечная долгота является функцией положения Земли на орбите вокруг Солнца (приблизительно линейно пропорционально дню года относительно точки весеннего равноденствия).^[4]

Вышеупомянутое обсуждение определяет угол бета-излучения спутников, вращающихся вокруг Земли, но угол бета-излучения можно вычислить для любой системы с тремя телами, вращающимися по орбите: то же определение может применяться для определения угла бета-излучения других объектов. Например, бета-угол спутника на орбите вокруг Марса по отношению к Земле определяет, сколько времени спутник находится на линии прямой видимости с Землей, то есть определяет, как долго Земля светит на Землю. спутник и как долго Земля закрыта из поля зрения. Тот же самый спутник также будет иметь бета-угол по отношению к Солнцу, и на самом деле у него есть бета-угол для любого небесного объекта, для которого вы могли бы пожелать рассчитать его: любой спутник, вращающийся вокруг тела (то есть Земли), будет в этом теле. тень относительно данного небесного объекта (например, звезды) некоторое время, а в остальное время - на линии прямой видимости. Бета-углы, описывающие не-геоцентрический орбиты важны, когда космические агентства запускают спутники на орбиты вокруг других тел Солнечной системы.

Важность космических полетов

Когда космический шатл находился на службе в командировках Международная космическая станция, бета-угол орбиты космической станции был решающим фактором; периоды, называемые "бета-отсечением",^[1] во время которого шаттл не мог быть безопасно запущен к МКС, были прямым результатом бета-угла космической станции в то время. Когда орбитальный аппарат находился в полете (не стыковался с МКС) и летел на угол бета более 60 градусов, орбитальный аппарат перешел в режим «вертолет» и медленно повернулся вокруг своей оси X (от носа к хвостовой оси) для причины терморегулирования. Что касается полетов к МКС, шаттл может запускаться во время отключения бета-версии МКС, если МКС будет в бета-версии менее 60 градусов в доке, и на протяжении фазы стыковки.^[5] Таким образом, продолжительность миссии повлияла на время запуска, когда приближались даты окончания бета-тестирования.

Смотрите также

• Международная космическая станция
• Низкая околоземная орбита
• Окно запуска

Рекомендации

1. Дерек Хассман, летный директор НАСА (1 декабря 2002 г.). "Ответы MCC". НАСА. Получено 14 июня, 2009.
2. «Тепловая среда Земли». Тепловые среды JPL D-8160. K&K Associates. 2008 г.. Получено 14 июля, 2009.
3. "Определение орбиты". Корпорация исследования структурной динамики. 2001 г.. Получено 26 августа, 2009.
4. Рикман, Стивен. «Введение в тепловую среду на орбите, часть III». Академия NESC. Получено 2 ноября, 2019.
5. Хассман, Дерек (2 декабря 2012 г.). «Центр управления полетами отвечает на ваши вопросы». Получено 2 ноября, 2019.

внешняя ссылка

• НАСА: Бета-угол МКС