مدار متمركز حول الأرض

المدار المتمركز حول الأرض geocentric orbit، يتعلق بأي جسم يدور حول الأرض، مثل القمر أو السواتل. عام 1997 قدرت ناسا أن هناك ما يقرب من 2.465 ساتل يدور حول الأرض و6.216 قطعة حطام فضائي كما رصدها مركز گودارد لرحلات الفضاء.^[1] أكثر من 16.291 من الأجسام التي تم إطلاقها تلاشت داخل الغلاف الجوي للأرض.^[1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

قائمة المصطلحات والمفاهيم

الإرتفاع: كما يستخدم هنا، يشير لإرتفاع الجسم فوق متوسط سطح المحيطات على الأرض.

أنالما: مصطلح في علم الفلك يستخدم لوصف the plot of the positions of the Sun على القبة السماوية على مدار سنة واحدة. تشبه رسم رقم 8.

Apogee: أبعد نقطة يمكن للساتل أو للجرم الفضائي أن يبعدها عن الأرض، عندها تكون السرعة المدارية في أدناها.

الإختلاف المركزي: يقيس مدى إنحراف المدار عن الدائرة الكاملة. يعرف الإختلاف المركزي بدقة جميع المدارات الدائرية والبيضاوية والمسارات المكافئة والمقطعية.

خط الإستواء السماوي: كما يستخدم هنا، خط تخيلي يمتد من خط الإستواء على الأرض إلى القبة السماوية.

سرعة الإفلات: كما تستخدم هنا، السرعة الدنيا لجسم بدون الدفع الذي تتطلبه لتبعد عن الأرض لوقت غير محدد. الجسم عند هذه السرعة سيدخل المسار المكافئ؛ فوق هذه السرعة سيدخل الجسم المسار المقطعي.

الاندفاع: تكامل القوة مع مرور الزمن أثناء الحركة. يقاس الاندفاع بالنيوتن ثانية لكل رطل * ثانية.

زاوية الميل: الزاوية بين المستوى المرجعي وخط أو محور آخر. بالمعنى المقصود هنا المستوى المرجعي هو خط الإستواء الأرضي.

الخصائص المدارية: هي ست متغيرات من عناصر كپلر المطلوبة لتحديد المدار.

الفترة المدارية: كما هي معرفة هنا، الزمن الذي يستغرقه الساتل ليجتاز مدار كامل واحد حول الأرض.

Perigee: هي مسار أقرب نقطة للساتل أو الجرم السماوي للأرض، وعندها تكون السرعة المدارية في أقصاها.

اليوم الفلكي: هو الزمن الذي يستغرقه الجرم السماوي ليدور 360°. بالنسبة للأرض يستغرق: 23 ساعة، 56 دقيقة، 4.091 ثانية.

التوقيت الشمسي: كما يستخدم هنان هو التوقيت المحلي اليذي يقاس بواسطة المزولة.

السرعة: هي سرعة جسم ما في إتجاه محدد. حيث أن السرعة معرفة كمتجه، فكلاً من السرعة والإتجاه مطلوبان هنا.

الأنواع

القائمة التالية تضم تصنيف المدارات المختلفة المتمركزة حول الأرض.

تصنيفات الإرتفاع

المدار الأرض المنخفضLow (السماوي) والمتوسط (الأصفر) regions to scale. الخط الأسود المتقطع هو المدار الأرضي الجغرافي المتزامن. الخط الأخضر المتقطع هو مدار بإمتداد 20.230 كم يستخدم لسواتل نظام التموقع العالمي.

المدار الأرضي المنخفض (LEO) - مدارات متمركزة حول الأرض تتراوح في الإرتفاع من 160 كم إلى 2.000 كم فوق مستوى سطح البحر. عند إرتفاع 160 كم، تستغرق الدورة الواحدة حوالي 90 دقيقة، وتبلغ السرعة المدارية الدائرية 8000 م/ث.

المدار الأرضي المتوسط (MEO) - مدارات متمركزة حول الأرض بإرتفاعات تتراوح عند apogee بين 2.000 كم وفي المدار الأرضي الجغرافي المتزامن تصل إلى 35.786 كم.

المدار الأرضي الجغرافي المتزامن (GEO) - مدار متمركز حول الأرض بإرتفاع 35.786 كم. الفترة المدارية تعادل يوم سماوي واحد، تتزامن مع فترة دوران الأرض. السرعة تبلغ حوالي 3.000 م/ث.

المدار الأرضي المرتفع (HEO) - مدارات متمركزة حول الأرض بإرتفاع apogee أكبر من المدار الأرضي الجغرافي المتزامن. الحالة الخاصة للمدار الأرضي المرتفع هي المدار البيضاوي المرتفع، حيث يكون الإرتفاع عند perigee أقبل من 2.000 كم.^[2]

تصنيفات الميل

المدار المائل - هو المدار الذي يشير ميله إلى خط الإستواء وليس 0.

المدار القطبي - ساتل يمر أعلى أو بالقرب من أعلى قطبي الكوكب في كل دوران. وبالتاليه فميله (قريب جداً من) 90 درجة.

المدار المتزامن مع الشمس - هو مدار قريب تقريباً يعبر خط الإستواء في نفس التوقيت المحلي في كل عبور. مفيد لسواتل التصوير لأن الظلال ستكون هي نفسها في كل عبور.

تصنيفات الإنحراف

المدار الدائري - مدار يكون انحرافه 0 ويكون مساره في على شكل دائرة.

مدار القطع الناقص - مدار يكون انحرافه أكبر من 0 وأقل من 1 ويكون مساره على شكل قطع ناقص.

مدار هوهمان الانتقالي - حركة مدارية تنقل مركبة الفضاء من مدار دائري إلى آخر بإستخدام محركات اندفاع. هذه الحركة سميت على اسم ڤالتر هوهمان.

المدار الانتقالي المتزامن مع الأرض - هو مدار قطع ناقص متزامن مع الأرض حيث الحضيض يكون على إرتفاع المدار الأرضي المنخفض والأوج على إرتفاع المدار الأرضي الجغرافي المتزامن.

مدار القطع الناقص المرتفع (HEO) - مدار متمركز حول الأرض يكون فيه الحضيض على إرتفاع 35.786 كم والأوج المنخفض (حوالي 1.000 كم) مما يستبب في حدوث أوقات سكون طويلة بالقرب من الحضيض.

Molniya orbit - مدار قطع ناقص مرتفع زاوية ميله 63.4° وفترته المدارية ½ يوم فلكي (12 ساعة تقريباً). مثل هذا الساتل يقضي معظم وقته فوق مساحة محددة من الأرض.

مدار التندرا - مدار قطع ناقص مرتفع، زاوية ميله 63.4° وفترته المدارية يوم فلكي واحد (24 ساعة تقريباً). مثل هذا الساتل يقضي معظم وقته فوق مساحة محددة من الأرض.

المسار القطعي - "مدار" ميله أكبر من 1. سرعة الجسم عند الحضيض تتعدى أحياناً سرعة الإفلات، وبالتالي فسوف يفلت من جاذبية الأرض ويستمر في السفر إلى مالا نهاية بسرعة (بالنسبة للأرض) تقل إلى قيمة محددة ، تعرف باسم السرعة القطعية الزائدة.

مسار الإفلات - هذا المسار يجب أن يستخدم لإطلاق مسبار الكواكب بعيدأً عن الأرض، لأن زياة سرعة الإفلات تغير من مدارها المتمركز حول الشمس عن دورانها حول الأرض.

Capture Trajectory - هو صورة معكوسة لمسار الإفلات؛ الجسم يسافر بسرعة عالية، ولا يستهدف الأرض بصورة مباشرة، سينتقل نحوها ويتسارع. في حالة عدم وجود محرك الدفع المتباطئ لوضعه في المدار، سوف يتبع مسار الإفلات بعد periapsis.

المسار المكافئ - "مدار" بميل يساوي 1. سرعة الجسم عند الحضيض تساوي سرعة الإفلات، وبالتالي سوف يفلت من الجاذبية الأرضية ويستمر في سفره بسرعة (بالنسبة للأرض) تتناقص حتى 0. مركبة الفضاء التي يتم إطلاقها منالأرض بهذه السرعة ستسافر لمسافة بعيداً عنها، لكن بعدها ستدور حول الشمس في نفس المدار المتمركز حول الشمس. من المحتمل، لكن ليس من المرجح أن الجسم المقترب من الأرض يمكن أن يتبع parabolic capture trajectory، لكن السرعة والإتجاه يجب أن يكون دقيق.

التصنيفات الإتجاهية

Prograde orbit - مدار يكون فيه إسقاط الجسم على خط الإستواء يدور حول الأرض في نفس إتجاه دروان الأرض.

Retrograde orbit - مدار يكون فيه إسقاط الجسم على خط الإستواء يدور حول الأرض عكس إتجاه دروان الأرض.

التصنيفات التزامنية

المدار الأرضي الشبه متزامن (SSO) - مدار بإرتفاع يقارب 20.200 كم وسرعته المدارية حوالي 12 ساعة.

المدار الأرضي الجغرافي المتزامن (GEO) - مدار بإرتفاع يقارب 35.786 كم. مثل هذا الساتل يدور في مسار أنالما (حرف 8) في السماء.

المدار الثابت بالنسبة للأرض (GSO): هو مدار أرضي جغرافي متزامن بزاوية ميل 0. بالنسبة للراصد على الأرض هذا الساتل سسيظهر على هيئة نقطة ثابتة في السماء.

مدار كلارك - اسم آخر للمدار الثابت بالنسبة للأرض. سمي على اسم الكاتب أرثر سي كلارك.

نقاط التحرر الأرضية المدارية: نقاط تحرر الجسم الذي يدور حول الأرض هي 106 درجة و75 درجة شرقاً. أكثر من 160 ساتل متجمعة معاً في هاتين النقطتين.^[3]

مدار أرضي فوق متزامن - مدار تصريف/تخزين أعلى المدار الأرضي الجغرافي المتزامن والمدار الثابت بالنسبة للأرض. ستنحرف السواتل غرباً.

مدار أرضي تحت متزامن - مدار منحرف لكنه يقع أسفل المدار الأرضي الجغرافي المتزامن والمدار الثابت بالنسبة للأرض. ستنحرف السواتل شرقاً.

Graveyard orbit - مدار يبعد بضع مئات من الكيلومترات أعلى المدار الأرضي المتزامن تنتقل فيه السواتل عند نهاية عملها.

Disposal orbit - مرادف graveyard orbit.

Junk orbit - مرادف graveyard orbit.

تصنيفات خاصة

المدار المتزامن مع الشمس - هو مدار يجمع بين الإرتفاع وزاوية الميل في مثل هذه الطريقة يعبر الساتل فوق أي نقطة معطاة من سطح الكوكب في نفس التوقيت الشمسي المحلي. مثل هذا المدار يمكن أن يضع الساتل في ضوء الشمس بشكل مستمر وهو مفيد للتصوير، التجسس، والطقس.

مدار القمر - الخصائص المدارية لقمر الأرض. متوسط الإرتفاع هو 394.403 كم، مدار القطع الناقص والمائل.

تصنيفات غير متمركزة حول الأرض

مدار حدوة الحصان - مدار يظهر للراصد على الأرض على أن يدور حول كوكب لكنه في الواقع يشترك بالدوران معه. انظر الكويكب 3753 (كرويثن ) و2002 إيه إيه₂₉.

Exo-orbit - حركة تتجه فيها المركبة الفضائية لأعلى المدار لكنها تفتقد السرعة للإستمرار.

سفينة فضاء تحت مدارية - مرادفة Exo-orbit.

السرعات المماسية عند الارتفاع

المدار	المركز-إلى-المركز المسافة	الإرتفاع فوق سطح الأرض	السرعة	الفترة المدارية	الطاقة المدارية المحددة
سطح الأرض (للمقارنة)	6,400 كم	0 كم	7.89 كم/ث (17,650 ميل/س)	1 يوم(24س)	−62.6 MJ/kg
المدار الأرضي المنخفض	6,600 إلى 8,400 كم	200 إلى 2,000 كم	المدار الدائري: 7.8 to 6.9 كم/ث (17,450 ميل/س to 15,430 ميل/س) بالترتيب المدار البيضاوي: 8.2 to 6.5 كم/ث بالترتيب	89 إلى 128 دقيقة	−29.8 MJ/kg
Molniya orbit	6,900 إلى 46,300 كم	500 إلى 39,900 كم	10.0 إلى 1.5 كم/ث (22,370 ميل/س إلى 3,335 ميل/س) بالترتيب	11 س 58 دقيقة	−4.7 MJ/kg
المتمركز حول الأرض	42,000 ك	35,786 كم	3.1 كم/ث (6,935 ميل/س)	23 س 56 د	−4.6 MJ/kg
مدار القمر	363,000 إلى 406,000 كم	357,000 إلى 399,000 كم	1.08 إلى 0.97 كم/ث (2,416 إلى 2,170 ميل/س) بالترتيب	27.3 يوم	−0.5 MJ/kg

انظر أيضاً

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المصادر

الهوامش

^ ^أ ^ب "Satellite Situation Report, 1997". NASA Goddard Space Flight Center. 2000-02-01. Archived from the original on 2006-08-23. Retrieved 2006-09-10.
^ Definitions of geocentric orbits from the Goddard Space Flight Center
^ Out-of-Control Satellite Threatens Other Nearby Spacecraft, by Peter B. de Selding, SPACE.com, 5/3/10.

المراجع

الكلمات الدالة:

[Goddard-1997-1] أ ^ب "Satellite Situation Report, 1997". NASA Goddard Space Flight Center. 2000-02-01. Archived from the original on 2006-08-23. Retrieved 2006-09-10.

[nasa-2] Definitions of geocentric orbits from the Goddard Space Flight Center

[3] Out-of-Control Satellite Threatens Other Nearby Spacecraft, by Peter B. de Selding, SPACE.com, 5/3/10.

[1]

[2]

[3]