題:
為什麼人造衛星需要軌道校正,而自然衛星則不需要?
Emilio M Bumachar
2015-03-08 23:10:28 UTC
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無論您預先微調衛星的軌道多少,都需要定期進行調整。通常是通過微小的火箭爆炸來完成的。這樣做的系統和燃料成本高昂,重量又重,當燃料用完時,衛星的壽命將盡。

請參閱人造衛星能否永遠留在軌道上?

相比之下,月球一直存在,沒有任何調整。它離地球越來越遠,每年約4厘米,對於大多數實際用途而言,在幾十年的時間裡可以忽略不計。參見 http://en.wikipedia.org/wiki/Moon

我的問題是,為什麼人造衛星和天然衛星之間的軌道穩定性似乎不一致?這僅僅是月球更大質量的影響,還是還有其他事情發生?如果只是質量,那由無數小塊岩石組成的土星環又如何呢?

*“相比之下,月球已經永遠存在了。” *不,事實並非如此。 “只有”幾十億年。巨大差距。 *“ ..不做任何調整。” *再次錯誤。它正在逐漸從地球上退縮(同時使地球減速)。 *“ ..土星的戒指,是由無數的小石頭構成的,它們也永遠存在嗎?” *那是個帽子戲法。這些環在數十萬年的過程中可能會出現,改變或消失。
同樣,土星的環被土星的衛星所環繞。
*“它離地球越來越遠,每年約4厘米,對於大多數實際用途而言,幾十年之內可以忽略不計。” *請注意,(目前)離地球比大多數人造衛星還遠。衛星離地球越近,每年軌道的變化就越大。
@AndrewThompson [互聯網](http://www.psi.edu/epo/moon/moon.html)告訴我,月球已進入軌道約45億年,地球也已有約45億年的歷史。因此,從某種意義上說,它已經存在了“永遠”,或者至少是可能的。
@BlueRaja-DannyPflughoeft好吧,考慮到“火星大小的撞擊器”撞擊形成地球和月球的小行星並不是真正的“地球,正如我們所認識的那樣”-是的。整個太陽系僅存在於已知宇宙時代的後三分之一左右,因此在宇宙學上,太陽系本身“相對年輕”。我的意思是說,在“太陽中的元素”存在之前,恆星必須形成,經歷其自然壽命並經歷超新星! “永遠”是非常非常長的時間。 ;)
天然衛星之所以仍然存在是因為它們具有穩定的軌道,大多數軌道並沒有被數十億年的太陽系統各個物體的引力井所吸引。
你還記得太陽係是一個混亂的,混亂的軌道嗎? Pepperidge Farm記得。
是什麼讓您認為自然衛星不需要軌道校正?如果不由太陽系的其餘部分一起不斷進行仔細的微小的軌道校正,那麼今天所有的自然衛星將位於完全不同的位置,那將會是多麼混亂!
一些自然衛星不需要軌道校正。有些做到了-但是由於它們沒有得到它們,它們不再作為衛星存在。
這並不是說天然衛星不需要軌道校正,而是它們不需要得到軌道校正。那些仍然存在的軌道仍然存在,因為經過漫長的達爾文式過程,它們的軌道已被證明足夠穩定,因此它們仍然存在。那些沒有長期穩定軌道的人沒有留在那裡。你能說“啪!”嗎?我知道你可以...
還有一個事實是,人造衛星的平均質量比率(表現為衛星的功能)的移動平均比自然衛星(受天體的影響和影響,但質量大,因此不受噪聲的影響大)的空間,並且不執行會移動其質量很大一部分的人工動作)。
七 答案:
Russell Borogove
2015-03-09 00:04:21 UTC
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人造衛星的軌道不穩定性來自以下幾個基本原因:

  1. 大氣阻力和太陽風效應
  2. 地球不是完美的均勻球體但是有點塊狀,這意味著它的引力場不均勻
  3. 太陽系中的其他大質量物體會因其引力而擾動它們的軌道
  4. ol>

    所以讓我們將它們視為一個

    首先,對於低地球軌道衛星,大氣阻力效應是很大的,但是月亮比LEO大約遠1000倍,對於較大的物體,大氣阻力的相對效應較小,因此對於月亮這完全可以忽略不計。同樣,太陽風對大物體的影響要小於小物體。

    第二,重力不規則度也隨著距離的增加而減小;在月球的距離處,地球的重力非常像一個完美的“點質量”。

    第三,來自其他來源的干擾是一個因素,但是行星及其自然衛星已經有數十億年的時間才能定居到相互穩定的位置;行星彼此之間的距離足夠遠,僅能進行輕微干涉,而衛星與原始行星之間的距離也足夠遠,彼此之間也可以接受在天文時間尺度上的一點干擾。

    因此,從根本上講,人造衛星在低地球軌道上需要校正,因為它們很容易被“拋棄”並且幾乎沒有誤差餘地-如果它們的高度降低50公里,它們就會丟失,而月球軌道的50公里變化不會有任何重大影響在地球同步或月球上。

    地球同步軌道上的人造衛星需要校正,因為我們希望它們處於非常特定的軌道(即在地球上的特定位置之上),這又不是自然問題。衛星-對任何人來說確切的去向都無關緊要(行星際任務計劃者可能會例外)。

    即使我們的月球有點離群值,大多數也適用於其他天然衛星-它比大多數衛星都大得多,並且是繞地球運行的唯一巨大物體。

    由於這些行星的衛星的碰撞和擾動,構成外行星環的各個物體不斷改變其軌道。整個環系統似乎由衛星的位置穩定了。

為什麼大氣阻力和太陽風對大物體影響較小的其他原因:它們的力基本上與所撞擊的*區域*成正比(即r²),但質量(在給定密度下)與r³成正比,因此加速度作用為〜1 / r。
共振會影響天然和人造衛星的穩定性嗎?
ReactingToAngularVues
2015-03-09 00:13:24 UTC
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從本質上講,這是觀察偏差的結果。自然衛星將僅精確地繞父母軌道運行一段較長的時間,因為它所在的軌道是穩定的 † sup>

這個問題的基本事實是,我們只是將衛星注入不穩定的軌道。如果要將自然衛星移入相同的軌道,它們也會變得不穩定。

例如,月亮

引力異常使某些月球軌道器的軌道略有扭曲,從而導致了質量集中的發現(配音) mascons),在過去某個遙遠的時間由大型撞擊物體引起的月球表面下方。這些異常現象足以導致月球軌道在幾天內發生顯著變化。

來自月球軌道

這是因為月亮的塊狀引力場使月亮周圍沒有(或者更正確地說,很少)穩定軌道。為什麼我們看不到自然衛星繞月球運行?因為它們會由於軌道不穩定而衰減!

另一個例子是小行星 3753 Cruithne

3753 Cruithne是圍繞太陽公轉的Aten小行星。與地球的1:1軌道共振,使其成為同軌道物體。這是太陽軌道中的一個小行星,相對於地球而言,它在一個豆形軌道中運行,最終有效地描述了馬蹄形,並且可以過渡到準衛星軌道。

它的軌道也很不穩定。在數百萬年的時間尺度上,它也將過渡到目前的安排之外:

多年之後,地球將遠遠落後於克魯伊斯涅特,而實際上克魯伊斯尼將從“背後”“趕上”地球。最終,Cruithne會每年對地球進行一系列接近的處理,並與地球重力交換軌道能量。這將使Cruithne的軌道改變約50萬公里,而地球的軌道將改變約1.3厘米(0.51英寸),因此其繞太陽公轉的時間將變為一年多一點。

但是,在人類時間尺度上,甚至還有自然軌道不穩定的例子。看看 2006 RH 120 sub>

2006 RH120是一顆直徑約2,000毫米的近地小行星通常它會繞太陽公轉2至3米,但每隔20年左右便會接近地球-月球系統,此時它可以通過臨時衛星捕獲(TSC)暫時進入地球軌道。最近一次發生在2006年9月至2007年6月的地球軌道上。

但是,我們也可以將人造衛星注入穩定的軌道。現在黎明正在繞穀神星運行,它將在那裡停留數百年。您可以輕易地認為它在人類時間尺度上是穩定的。

總而言之,軌道並不關心所涉及的物體是人造的還是自然的。您只會在穩定的軌道上找到自然衛星,因為軌道的混亂性質發生在地質時標上。


†從物理角度看,沒有軌道是穩定的。潮汐效應和引力影響意味著我們認為在人類時標上穩定的大多數軌道在地質時標上都是不穩定的。另外,引力輻射導致軌道衰減的時間跨度比宇宙尺度更長。所有的軌道都只是人類對一個不穩定,混沌系統的近似。 sup>

更具體地說,這是https://en.wikipedia.org/wiki/Survivorship_bias的示例
是的,來到這裡尋找一個關於生存傾向的答案。在數十億年前的早期太陽系中,所有不在穩定軌道上的物體都被清除了。我們只觀察穩定的物體,因為必須那樣。
Rikki-Tikki-Tavi
2015-03-09 00:12:12 UTC
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最普遍的答案是:太陽系已有46億年的歷史,任何“快速”發生的事情都是很久以前發生的。例如,人們認為在早期太陽系中,海王星和天王星的軌道發生了變化,海王星的位置比天王星更遠,但是木星和土星的緩慢拉力最終將它們推向了當前

我想讓很多人知道它們必須在某一點相撞多遠。

正如安德魯·湯普森(Andrew Thompson)所指出的那樣,人造物體處在沒有自然界的軌道上由於較低軌道上的大軌道干擾,很可能會造成這種情況。我們把它們放在那裡,因為那是我們可以最大程度地利用它們。

地球監視衛星必須盡可能靠近地球才能拍攝可用的照片。我們不能把它放在其他地方,只是因為它會無限期地停留。

此外,自然界並不關心任何特定的軌道排列,而例如,電視衛星只能在狹窄的範圍內工作對地靜止軌道。因此,我們需要確保他們呆在那裡。將物體放到任意軌道上並不比將物體放到某個軌道上並確保將其停留在那兒困難。有一些廢棄的人造物體,例如舊的探測器和阿波羅上層平台在太陽系周圍漂移,可能持續飛行數十億年。

在此之後不久,Antiologic就發布了他的答案,並極大地闡述了我的第一點,但是我不會刪除答案,因為我覺得我提出的其他觀點可能對讀者有價值。
bempey
2015-03-10 00:13:26 UTC
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簡短的答案是,他們不需要校正就可以進入軌道。但是,正如羅素(Russell),里基(Rikki),羅斯(Ross)等人指出的那樣,他們需要校正“靜止地球同步軌道”的“靜止”部分,因為它們需要停留在我們的地面天線指向的地方。如果他們糾正了小錯誤,則只需要少量的能量(燃料)。如果允許它們漂移,則校正將消耗更多的燃料,可能需要加速才能返回到正確的位置,而減速需要停留在此處而不是超調。因此,需要對靜止衛星進行微小但頻繁的校正。

我認為這是最好的答案。誰在乎月亮在地球周圍的軌道?但是,通信衛星必須位於已知地點。
Christos Hayward
2015-03-10 01:03:33 UTC
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儘管這不是生物學問題,但這裡有些達爾文式的細微差別。如果某物“倖存”了數十億年的穩定軌道,那麼它就不會掉到地上或消失了。如果問題是“為什麼人造衛星和天然衛星為什麼會留在軌道上”,答案是人造衛星會繼續運動,因為它們在很小的程度上被“支撐”,而現有的天然衛星只佔很小一部分,一直停留在軌道上(相對於沉默的多數,這意味著死了,收集了越來越多的落入地球或逃離地球軌道的粒子)。

我偶然發現了您的答案,我非常喜歡。 [生存偏差](https://en.wikipedia.org/wiki/Survivorship_bias)最近成為[XKCD](https://xkcd.com/1827/),但這是太陽系動力學和演化中的一個重要概念。 。
Ross Millikan
2015-03-09 20:18:08 UTC
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重要的是人造衛星的功能通常要求衛星在特定的軌道上。將其保持在該軌道上需要校正。一旦許多人造衛星發生故障,用完燃料或不再有用時,便停止了站位管理。如果它們足夠高,它們就可以很好地停留在軌道上,但是沒有一個特定的軌道。

AleX_
2015-03-10 00:44:26 UTC
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羅素對軌道擾動的來源做出了很好的回應,但是我與里奇在一起。

“天體”不需要軌道校正的主要原因是我們不需要有任何糾正其軌道的方法!

月亮已經在地球上存在了很長一段時間,並且將會在那裡存在一段時間!

我知道這不是您正在尋找的科學答案,或者這個答案甚至可能會收到有一些負面問題,但是請相信我,如果我們能夠移動木星衛星甚至我們的衛星,我們就會發現這樣做是科學的!!

歡迎來到該網站。請注意,問題不是關於我們是否有可能調整自然物體的軌跡,而是關於為什麼自然物體似乎在沒有進行軌道校正的情況下無限期地保持其軌道(這是不正確的)。與航天器相反,月球的軌道參數一直在變化,並且由於未得到校正而將繼續變化。
另外,我認為您在這方面的陳述不實。


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