Fagstoff

HEO (Highly Inclined Earth Orbit)

Publisert: 06.10.2010, Oppdatert: 03.03.2017
Molniya

Molniya-bana, som blei nytta i Sovjetunionen for dekning av nordlege område, høyrer til ein generell kategori satellittbaner som blir kalla HEO, Highly Elliptical Earth Orbit. Dei nyttar seg av Keplers andre lov som seier at ein stor del av omløpstida tilbringes nær apogeum. Ein viktig eigenskap ved slike baner er at dei gir god dekning av område ved høge breiddegrader, og spesielt av polområda.

Molniya

Molniya-bane. Illustrasjon.Molniyabane
Kunstner: Narom
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HEO-baner. Illustrasjon.HEO-baner
Kunstner: Narom
 

USSR valde av ulike årsaker ikkje geostasjonære bane for dei første kommunikasjonssatellittane sine. Utskytingsbasen Baikonur ligg på 40 gradar nord, og han var derfor eit lite effektivt utgangspunkt for geostasjonære satellittar. Det ville krevje ekstra drivstoff å ta ut den store baneinklinasjonen som den høge breiddegraden for oppskytingsstaden resulterte i. Dessutan var det mange busetnader ved høge breiddegradar som ville få låge elevasjonsvinklar til dei geostasjonære satellittane. Det blei derfor utvikla eit system basert på satellittar i baner med

  • høg inklinasjon, for å kunne gi god dekning av dei nordlege områda, og
  • høg eksentrisitet, for at satellitten skulle halde seg mesteparten av tida si over desse områda.

 

Omløpstida blei vald slik at satellitten skulle vere geosynkron, altså ha ei omløpstid som var synkronisert med jordrotasjonen. Dermed ville den kurva som beskriv rørsla av fotpunktet til satellitten, banesporet, liggje fast på jordoverflata. For Molniya-systemet blei omløpstid T vald lik 12 timar. Det bestemmer verdien for den lange halvaksen.

Eksentrisiteten blei vald slik at vinkelrørsla ved apogeum er tilpassa vinkelfarten for jordrotasjonen. Det sikrar at satellitten står mest mogleg fast i høve til jordoverflata. Høgda over jordoverflata ved perigeum blei 548 km, og høgda for apogeum 39 957 km. Eksentrisiteten blir da 0.74.

Den tredje parameteren, inklinasjonen, blei bestemd slik at hovudaksen i den elliptiske bana ligg fast i baneplanet, og det krev at i = 63.4 gradar som vi ser nedanfor. Dermed ville banesporet liggje fast på jordoverflata, som figuren viser.

Banesporet til Molnia-systemet på bilde av verdenskart. Illustrasjon.Banespor Molniyabane
Kunstner: Narom
 

Det nordlegaste punktet er gitt av inklinasjonen, 63.4 gradar. På grunn av omløpstid på 12 timar er satellitten over den nordlege halvkula to gonger per døgn, og desse stadene er 180 gradar atskilte. Han er over Sibir om ettermiddagen og over Canada seint på natta, 12 timar seinare.

Satellitten held seg størstedelen av tida over den nordlege halvkula. Ca. kl. 12.30 passerer han grensa for Sovjetunionen, og ca. kl. 22 forlèt han området. Det tek berre vel ein time å passere den sørlege halvkula før han kjem tilbake mot Canada.

 

For å få kontinuerleg dekning med høg inklinasjon blei ei tresatellitt-løysing vald. Når den eine satellitten går ned, kjem ein ny opp. Dei tre satellittane ligg i ulike baner som har rektasensjon for oppstigande knute forskoven med 120 gradar.

Avstanden til satellitten vil vere ca. 40 000 km. Elevasjonen vil vere høg, men frittromssvekkinga vil vere tilnærma den same som for satellittar i den geostasjonære bana. Det vil også vere dopplerforskyving for signala frå denne satellitten på grunn av den relative rørsla mellom satellitt og jordstasjon.

Det er mange satellittar som er plasserte i denne bana. Den første, MOLNIYA I, blei skoten opp i april 1965.

Andre HEO-baner

Molniya-bana har 12 timars omløpstid, men det er også andre liknande baner med andre omløpstider. Tundra-bana har 24 timars omløpstid, og det er også mogleg å nytte baner ned 8 eller 6 timars omløpstid. Felles for desse banene er at inklinasjonen må vere 63,4 gradar for at bana skal liggje fast i baneplanet.

Perigeumdrift

Grunnen for val av inklinasjon er irregularitetar i gravitasjonsfeltet som fører til at retninga for hovudaksen i den elliptiske bana langsamt roterer. Dermed blir lengda til perigeet, ω, forlengd .

Perigeumdrifta er null ved ein bestemd inklinasjon, i = 63.4 gradar, Trondheims breiddegrad, for alle verdiar av a, r og e. Det tyder at apogeum og perigeum ved denne inklinasjonen vil liggje fast.

 

Relatert innhald

Generelt