Низкая опорная орбита

Низкая опорная орбита (НОО, низкая околоземная орбита) — орбита космического аппарата около Земли. Орбиту правомерно называть «опорной», если предполагается её значительное изменение — увеличение высоты или изменение наклонения. Если же маневры не предусмотрены, или космический аппарат вообще не имеет собственной двигательной установки, предпочтительно использование названия «низкая околоземная орбита». В общем случае считается, что космический аппарат находится на опорной орбите, если он движется с первой космической скоростью, и находится на высоте, где соответствующая плотность верхних слоёв атмосферы, в первом приближении, допускает круговое или эллиптическое движение. Такое сочетание описывается на профессиональном языке как «срок баллистического существования превышает время одного витка». При этом на орбите такого типа аппарат может находиться, в том числе, и менее одного оборота, в соответствии с планом полёта. Например, все полезные нагрузки, запускавшиеся ракетой 8К78 «Молния», проводили на опорной орбите от приблизительно 2/3 до 3/4 оборота. С расширением возможностей системы управления верхних ступеней ракет и разгонных блоков, время пребывания на опорной орбите стало варьироваться в широких пределах. Так, индийский марсианский зонд «Мангальян» провёл на опорной орбите около 2 суток.

Типичные параметры опорной орбиты, на примере космического корабля «Союз-ТМА», могут составлять:

• Минимальная высота над уровнем моря (в перигее) — 193 км,
• Максимальная высота над уровнем моря (в апогее) — 220 км,
• Наклонение — 51,6 градуса,
• Период обращения — около 88,3 минуты.

При определении высоты НОО важно указывать, от какой модели Земли она отсчитывается. Российские баллистики традиционно указывают высоту над эллипсоидом, а американские — над сферой, в результате разница может достигать 20 км (примерно соответствует разнице экваториального и полярного радиусов Земли), а положения апогея и перигея — смещаться.

Так как суточное вращение Земли участвует в выведении полезной нагрузки на орбиту, то грузоподъёмность ракеты-носителя зависит от наклонения орбиты к плоскости экватора. Наилучшие условия достигаются, если НОО имеет наклон к экватору, который совпадает с широтой стартовой площадки, с которой был осуществлён запуск. Другие наклонения орбиты ведут к уменьшению параметров ракеты-носителя по способности вывода груза на орбиту. Однако не для всех космодромов возможен запуск в наиболее энергетически выгодном направлении, так, например, для Байконура с широтой около 46 градусов невозможен запуск на наклонения меньше 48,5 градусов из-за ограничений по расположению территорий падения отделяющихся частей ракет (зон отчуждения). Наиболее часто используемое наклонение при запусках с Байконура — 51,6 градуса, меньшие наклонения используются редко.

Время жизни (время нахождения КА на НОО) зависит от баллистических параметров искусственного небесного тела и от активности Солнца в этот период, которая влияет на высоту верхних слоёв атмосферы.

Чем ниже орбита, тем больше масса груза, который может вывести на неё ракета-носитель при прочих равных условиях. Поэтому опорную орбиту выгодно делать как можно ниже. На практике время орбитального полёта (до вхождения в плотные слои атмосферы) менее одних суток может вызвать проблемы при отказах на борту космического аппарата, поэтому такие низкие орбиты практически не используются. Кроме того, на минимальную высоту опорной орбиты влияет величина погрешности выведения, так как при неблагоприятном сочетании ошибок измерительных приборов, органов управления и внешних факторов орбита может оказаться слишком низкой, и КА вернётся в атмосферу Земли и сгорит, прежде чем успеет сманеврировать. Тем не менее, известны случаи выведения аппаратов на орбиты с периодом обращения менее 88 минут и высотой перигея 121—150 км. Например, на опорную орбиту с перигеем 129 км была выведена автоматическая станция Луна-7. На похожие орбиты выводились спутники семейства KH-7 Gambit.

Понятие «опорная орбита» вошло в обиход с началом запусков четырёхступенчатой ракеты «Молния», четвёртая ступень которой запускалась в невесомости после совершения примерно 3/4 оборота вокруг Земли, как требовалось для межпланетных и лунных АМС.

Источник: Википедия