地球上空軌道會不會因為人造衛星太過密集而無法發射新的衛星?

時間 2021-05-05 23:30:18

1樓:歐凡001

今天新聞,北斗三號系統全球核心星座部署完成。北斗系統真是進展神速,期待明年全面組網!

我們經常看到新聞上播報各種衛星發射,北斗衛星,高軌衛星等等,這些到底是什麼?我們來捋一捋衛星的細節。

首先衛星分為哪幾種?

一般按照衛星軌道的高度,將衛星的軌道分為:低軌道(LEO)距離地面200到2000公里,中軌道(MEO)距離地面2000公里到20000公里,地球靜止軌道(GEO)距離地面36000公里,和長橢圓形軌道(HEO)。

低軌衛星離地面近,可以用來偵察和通訊,但是通訊時間長度限制大,因為離地面越近,過境時間越短,需要很多顆衛星組網通訊。但是用來做軍事偵察衛星和氣象遙感衛星不錯。

高軌衛星,也就是地球靜止軌道是乙個非常特殊的軌道,軌道高度必須是36000公里,這樣衛星的旋轉軌道週期與地球自轉週期相同,軌道傾角為0。一顆靜止衛星可以覆蓋地球表面40%的區域,地面天線容易跟蹤,訊號穩定,適合作為通訊衛星,但是其軌道容量有限。

地球靜止軌道衛星非常稀缺,在考慮到衛星之間有無線干擾,不能像下餃子一樣乙個挨著乙個,所以,彼此之間有乙個保護間隔,這個保護間隔是兩邊正負1°距離,所以高軌衛星位置數量是乙個固定的量,只能提供180顆同軌道位置。

這180個高軌衛星位置由聯合國按照每個國家面積人口等因素,固定的給每個國家分配幾個軌道位置。目前實際上分給中國的高軌靜止衛星軌道位置是很少的。所以肯定不夠用。

怎麼辦?就得買,怎麼買呢,就像一些類似東加這種小國有軌道位置,但是自己不用,咱們就可以買過來。為了解決高軌靜止軌道位置有限的問題,近年來還研發了在同一定點位置上保持多顆衛星的多星共位技術。

由於低軌道通訊需要衛星數目過多,高軌道靜止衛星位置有限,所以現在都是採用數量少於低軌衛星,但是覆蓋範圍很大的中軌衛星群星來做通訊。比如我國昨天發射的北斗衛星都屬於中軌衛星系統。

另外還有一模擬較特殊的長橢圓形軌道衛星,一般是用來覆蓋南北兩極,因為地球靜止軌道衛星覆蓋南北極有困難,為了實現全球覆蓋,必須發射長橢圓軌道衛星補充,近地點約500公里,遠地點4萬公里高度。

從2023年第一顆衛星上天,人類已經發射到太空中各種衛星和太空飛行器已經超過3萬顆,太空中已經過了使用壽命的衛星怎麼辦呢?

低軌衛星和中軌衛星離地面近,在壽命終了的時候,一般會用剩餘燃料將衛星推入大氣層墜毀。

高軌靜止軌道的衛星離地球很遠,所以高軌衛星壽命結束以後,很難進入大氣層銷毀,只能留一點燃料,把失效的衛星推離原來的位置,把寶貴的靜止軌道位置空出來,給新的衛星。

目前最緊迫的還不是軌道容量的問題,是頻譜容量的問題,由於目前衛星系統採用的頻段都比較一致,因此電磁干擾成了乙個需要國際間進行協調的事情。所以,國際電聯(ITU)規劃了星地,星間各種通訊頻段,制定了通訊保護帶範圍。近年來,隨著通訊技術的發展,衛星通訊的頻段也在不斷提高,比如60GHZ左右,從而避開傳統的星地通訊頻帶。

我們國家近年來衛星研發和發射能力不斷進步,這次北斗三號全球定位系統,僅兩年多時間,已連續成功實施18次組網發射,將28顆北斗三號組網衛星和2顆北斗二號備份衛星順利送入預定軌道,以平均每月發射1.2顆衛星的高密度,重新整理了全球衛星導航系統組網速度的世界紀錄。基建狂魔在太空的建設速度也不慢啊,中國航天加油!

2樓:

外層空間的空間總比地球表面積大吧,只有極少數衛星的體積是比較大的。地球上的車還是開的下的,何必擔心衛星在外層空間擠不下呢

3樓:李軍

1 GEO存在這個問題,但主要是頻率干擾問題,不是空間不夠的問題;

2 MEO LEO不存在這個問題,一顆衛星最大只有一輛汽車的大小,想象一下,地球表面可以放多少臺汽車。不同軌道高度相對於不同的地球表面,並且表面積比地球表面大很多。

4樓:

衛星可以設為不同高度執行,例如,中國正在發展的BEIDOU二代系統,就有三種不同型別的衛星組成,MEO衛星高度大致為22000公里,而IGSO,GEO衛星高度則大致為35000公里,這樣可以有效避免因人造衛星太過密集而無法發射新的衛星。

5樓:馬行空

不會。參考土星「草帽」

根據@張拯寧的說法,因技術原因,某些熱點位置可能會有限額。隨技術的發展,熱點可能不再熱,同一空間容納衛星數也會增加。

6樓:Christoph

天上的衛星真的很少!但是,最寶貴的是靜止軌道資源!得靠聯合國分配,中國的這個資源比較少。

現在還有乙個嚴重的問題是各種殘留在太空中的太空飛行器屍體,由於失去控制,它們的軌道會因為地球攝動而變的不可控,要知道在太空這些屍體的速度很快,拳頭大小的碎片足夠摧毀乙個衛星,要避開這些碎片,資源又少了一點,不過中軌和高軌資源還是灰常多的!

7樓:肖寅

首先談談衛星軌道的種類,一般我們根據衛星的軌道高度將衛星的軌道分為地球靜止軌道(GEO)、中軌道(MEO)、低軌道(LEO)和長橢圓軌道(HEO)。其劃分方法是以環地球赤道延伸至南北緯40°至50°的高能輻射帶為界,如下圖

這個圖中有兩個帶,叫做范艾倫帶(Van Allen Belt),內帶在1500到8000公里,外帶在15000到25000公里。帶內是由地球磁場俘獲的太陽風中高能電子和質子組成,會給衛星的電子儀器裝置造成很大損害,帶內防護很困難,所以衛星需要避開這兩個帶。根據這兩個帶分出了相應的低軌、中軌和高軌衛星。

另外乙個比較特殊的軌道長橢圓軌道一般是用來覆蓋南北極,因為地球靜止軌道衛星覆蓋這裡有困難。這種衛星比較少,如俄羅斯的「閃電」衛星。近地點約500公里高,遠地點約40000公里高度。

不同的軌道高度是根據需求來制定的。如低軌衛星一般可以用來偵察探測和通訊,其通訊的時間長度受到很大的限制,因為軌道高度越低,過境時間越短,如果需要覆蓋大範圍的通訊則需要大量數量的衛星進行組網,成本上公升不少。但是用來偵察和遙感則效果不錯,因為離地面比較近,可以有效的進行探測,多次反覆過境探測可以擴大探測範圍。

地球靜止軌道衛星是高軌衛星,其優點是對地靜止,適合作為通訊衛星,但是其軌道容量有限,單個衛星功率以及通訊容量受到限制。

折衷一下兩種軌道的特點,我們可以通過構建一種數目少於低軌衛星星座方案但覆蓋範圍很大的中軌衛星星座。比如海事衛星系統Inmarsat-P,還有ODYSSEY(Odyssey)系統。另外,導航衛星系統GPS和北斗都屬於中軌衛星系統。

從理論上來講,地球外的衛星數目應該是可以近乎無限的,但這是基於軌道高度不限的情況。實際從應用需要和工程角度出發,衛星軌道資源是有限的。對於低軌衛星來說,情況好一些,因為低軌衛星的壽命都不長,而且在壽命結束後一般都會慢慢受到大氣的摩擦降低速度從而墜毀。

但是對於地球靜止軌道衛星情況就不同了。

由於各種攝動因素的影響,每顆衛星都在經度方向上分配有一定的漂移範圍(一般為正負0.1°左右),以一定的週期進行位置保持"按這樣的分配方法,靜止軌道所能容納的衛星的數目是非常有限的。為了解決大量需求和有限資源之間的矛盾,近年來對在同乙個名義定點位置上共位保持由多顆衛星組成的衛星群的研究越來越受到重視"歐洲在這方面的研究一直處於領先地位,並且已經有了在東經19°上空共位保持四顆衛星的工程經驗。

這就是多星共位技術。

要在靜止軌道上定點保持共位衛星群,不僅要求衛星群在長期執行過程中不越出給定的軌道視窗(正負0.1°/E/W),而且必須保證它們彼此保持一定的相對距離而避免發生碰撞,同時必須避免各顆衛星之間的相互遮擋以保證正常的通訊、測控。

正負0.1°/E/W的軌道視窗也就是軌道弧段上的士70km,這一距離乍看起來似乎足夠容納多顆衛星並使其在執行過程中不發生碰撞、遮擋或干擾。但是,由於地球靜止軌道衛星都設計得非常相似,所以它們會占用相同的優化軌道而可能發生碰撞、遮擋或干擾。

因此,必須採取一定的隔離策略才能實現衛星的共位執行,防止衛星發生碰撞或遮擋。

圖中是熱鳥(hotbird)系列的通訊衛星,其中6、8、9、10號都分布在東經13°的軌道上。

另外,目前最急迫的還不是軌道容量的問題,是頻譜容量的問題,由於目前衛星系統採用的頻段都比較一致,因此電磁干擾成了乙個需要國際間進行協調的重要事情。否則還不等軌道容量滿了,頻譜容量就先溢位了。所以,國際電聯(ITU)規劃了星地、星間的各種通訊頻段,制訂了通訊保護帶範圍。

近年來,隨著幾個大國的通訊技術的發展,器件製造的成熟,衛星通訊的頻段也在不斷提高(如30GHZ,60GHZ左右),從而避開傳統的星地通訊頻帶。

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