مدار أرضي منخفض
المدار الأرضي المنخفض low Earth orbit (LEO)، هويعهد على أنه مدار يقع أسفل إرتفاع يصل إلى حوالي 2000 كم. تصل سرعة التدهور المداري للأجسام على إرتفاع أقل من 200 كم تقريباً، التعريف الشائع المقبول للمدار الأرضي المنخفض هوأنه المدار الذي يقع بين إرتفاع 160 كم (فترة تصل إلى حوالي 88 دقيقة) و2000 كم (فترة تصل إلى حوالي 127 دقيقة) فوق سطح الأرض. مع إستثناء الرحلات القمرية ضمن برنامج أپولو، جميع الرحلات الفضائية المأهولة كانت رحلات مدارية في المدار الأرض المخفض (أوكانت رحلات تحت مدارية). أعلى إرتفاع مسجل للرحلات الفضائية المأهولة في المدار الأرضي المنخفض كانت جميني 11 بأوج يساوي 1374.1 كم. جميع المحطات الفضائية المأهولة حتى الآن، وكذلك معظم السواتل الصناعية تقع في المدار الأرضي المنخفض.
الخصائص المدارية
الأجسام الواقعة في المدار الأرضي المنخفض تلقى مقاومة نتيجة الاحتكاك بغازات طبقة الثرموسفير من الغلاف الجوي (بين 80 - 500 كيلومتر تقريباً) أوطبقة الأكسوسفير (من 500 كيلومتر تقريباً إلى أعلى)، على حسب ازدياد المدار. يقع المدار الأرضي المنخفض داخل الغلاف الجوي وأسفل الحلقة الداخلية من حزام ڤان ألن الإشعاعي. وغالباً ما لايقل الارتفاع عن 300 كم لأن المدار بارتفاع أقل من ذلك يصبح غير عملي نتيجة المقاومة الكبيرة الناتجة عن الاحتكاك بالغلاف الجوي.
وتعد المدارات الأرضية المنخفضة الإستوائية فرع من المدار الأرضى المنخفض. هذه المدارات - التي لها زاوية ميل صغيرة مع خط الإستواء - تسمح بتكرار الزيارات على فترات قصيرة ولها أقل تغير في السرعة مطلوب عن أي مدار آخر. وتسمى المدارات التي لها زاوية ميل كبيرة بالمدارات القطبية.
المدارات الأعلى تتضمن المدار الأرضي المتوسط والتي تسمى أحياناً "مدارات دائرية متوسطة"، وأعلى من ذلك يوجد المدار الجغرافي الثابت. المدارات الأعلى من المدار الأرضي المنخفض غالباً ما تؤدى إلى فشل مبكر في الإلكترونيات بسبب شدة الإشعاع وتراكم الشحنات.
استخدامات المدار الأرضي المنخفض
توجد المحطة الفضائية الدولية في مدار أرضي منخفض بين ارتفاعي 320 ككم (199 ميل) و400 كم (249 ميل) فوق سطح الأرض.
بالرغم من حتى معظم الأقمار الصناعية توضع في المدار الأرضي المنخفض، حيث تسير بسرعة حوالي 7.8 كم/ث (28,080 كم/س)، بحيث تكمل دورة واحدة كاملة حول الأرض في حوالي 90 دقيقة. فإن معظم أقمار الاتصالات تتطلب مدار جغرافي ثابت، بحيث تتحرك بنفس السرعة الزاوية التي تدور بها الأرض حول نفسها. وبما حتى وضع المدار الأرضي المنخفض يحتاج طاقة أقل لوضع قمر صناعي فيه ومضخمات أقل قوة لنقل الإشارات بنجاح لذذلك ما زالت الأقمار الصناعية في المدارات الأرضية المنخفضة مستخدمة في مجال الاتصالات. ولأن المدارات الأرضية المنخفضة ليست ثابتة جغرافياً يلزم استخدام شبكة أوكوكبة من الأقمار الصناعية لتوفير تغطية مستمرة. وتستخدم المدارات المنخفضة أيضاً للأقمار الصناعية الخاصة بتطبيقات الأستشعار عن بعد بسبب دقة التفاصيل الممكن الحصول عليها. وتستفيد أيضاً أقمار الاستشعار عن بعد من المدارات الأرضية المنخفضة المتزامنة مع الشمس على ازدياد حوالى 800 كم (500 ميل) ولها ميل قريب من المدارات القطبية. القمر الصناعي إنڤيسات هوأحد أمثلة الأقمار الصناعية التي تستخدم هذا النوع بالذات من المدارات الأرضية المنخفضة.
ورغم حتى الجاذبية الأرضية في المدارات الأرضية المنخفضة لا تقل كثيراً عنها عند سطح الأرض، فإن أي جسم أوإنسان في المدار يشعر بانعدام الجاذبية بسبب تأثيرات السقوط الحر.
وتضيف مقاومة الغلاف الجوي ومقاومة الجاذبية المرتبطتين بعملية الإطلاق؛ تضيفان مجموعتين حوالى من 1.5 كم/س إلى 2.0 كم/س إلى التغير في السرعة (Delta-V) المطلوب من مركبة الإطلاق لتحقيق السرعة المدارية المعتادة الخاصة بالمدار الأرضي المنخفض والتي تساوى 7.8 كم/ث (28,080 كم/س) تقريباً.
الحطام الفضائي
أصبحت بيئة المدار الأرضي المنخفض مكتظة بالحطام الفضائي، وتسبب ذلك في اهتمام متزايد في السنين القليلة الأخيرة، حيث حتى الاصطدامات بسرعات مدارية يمكن حتى تكون مدمرة وخطيرة، ويمكن كذلك حتى تنتج المزيد من الحطام الفضائي فيما يعهد بمتلازمة كيسلر (Kessler Syndrome). المركز المشهجر للعمليات الفضائية التابع للقيادة الاستراتيجية للولايات المتحدة؛ يتابع حالياً حوالى 8.500 جسم أكبر منعشرة سم في المدار الأرضي المنخفض، غير حتى دراسة لمرصد أريسيبو ذكرت أنه من المحتمل وجود حوالى مليون جسم أكبر من 2 ميلليمتر، والتي تعد صغيرة جداً لترصد من الأرض.
انظر أيضاً
- قائمة المدارات
- سرعة الإفلات
- مدار أرضي متوسط (MEO)
- مدار أرضي مرتفع (HEO)
- Highly elliptical orbit (HEO)
- أمثلة على الطاقة المدارية النوعية
- محطة الفضاء الدولية
- Atmospheric reentry
- هاتف ساتلي
- رحلة فضائية تحت مدارية
الهوامش
- ^ الفترات والسرعات المدارية محسوبة باستخدام العلاقات 4π²R³ = T²GM وV²R = GM، حيث R = نصف قطر المدار بالمتر، T = الفترة المدارية بالثانية، V = سرعة المدار م/ث، G = ثابت الجاذبية ≈ 6.673×10-11 Nm²/كج², M = كتلة الأرض ≈ 5.98×1024 kg.
- ^ نحو8.6 مرة حينقد يكون القمر أقرب ماقد يكون (363 104 كم ÷ 42 164 كم) إلى 9.6 مرة حينقد يكون القمر أبعد ماقد يكون (405 696 كم ÷ 42 164 كم).
المصادر
- ^ "IADC Space Debris Mitigation Guidelines" (PDF). Inter-Agency Space Debris Coordination Committee. 15 October 2002.
- ^ "NASA Safety Standard 1740.14, Guidelines and Assessment Procedures for Limiting Orbital Debris" (PDF). Office of Safety and Mission Assurance. 1 August 1995.
- ^ "Observing the International Space Station". Canadian Space Agency. Retrieved 2008-01-17.
- ^ Fact Sheet: Joint Space Operations Center
- ^ archive of astronomy: space junk
- ^ ISS laser broom, project Orion
|
|
|
