SKT - Satelitske putanje
Post on 07-Aug-2015
76 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
2. Putanje
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11 1
Pregled tema
Vrste putanja Keplerovi i Newtonovi zakoni Područje pokrivanja Nesavršenost Zemlje
2
Vrste putanja Ovisno o kutu inklinacije prema ekvatoru
Ekvatorijalna Polarna Inklinacijska putanja
Prema obliku putanje
Kružna putanja Elipsoidna putanja
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
3
Vrste putanja
Geosinkrona putanja Sateliti u niskim putanjama oko Zemlje na visini od 1000
km imaju vrijeme obilaska manje od 2 sata. Mjesec kruži na udaljenosti od 380000 km i ima vrijeme
obilaska od 27 dana. Visina od 35786,6 km ima vrijeme obilaska od 1 dan. Ta
putanja je geosinkrona putanja. Satelit u geosinkronoj kružnoj putanji okreće se oko Zemlje
istom brzinom kojom se Zemlja okreće oko svoje osi. Ta brzina iznosi oko 1600 km/hr.
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
4
Vrste putanja Kružne putanje
Niska putanja (LEO - Low Earth Orbit) Srednja putanja (MEO – Medium Earth Orbit) Geostacionarna putanja (GEO – Geostationary Earth Orbit)
Geostacionarna putanja je geosinkrona putanja s kutem inklinacije od 0 stupnjeva
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
5
Vrste putanja Geostacionarna putanja (GEO)
Gledano sa zemlje satelit je nepomičan – fiksne antene S iste točke na zemlji
komunikacijski sateliti u geostacionarnoj putanji razlikuju se samo u azimutu, dok je kut elevacije isti
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
6
Vrste putanja LEO MEO GEO
Visina (km) 1000 – 5000 5000-20000 35786,6
Period (sati) 2 - 4 4-20 24
Prednost Malo kašnjenje (20 ms) Mala snaga odašiljača Jeftino lansiranje
Manji gubici od GEO Manji Doppler od LEO Umjereni troškovi slanja
Satelit nepomičan Veliko pokrivanje Zanemariv Doppler
Mana Veliki Doppler Treba puno satelita Malo pokrivanje
Kašnjenje 150 ms Veći gubici nego LEO Veća snaga odašiljača
Veliko kašnjenje Veliki gubici Polovi nisu pokriveni
Primjena Istraživanja na daljinu Satelitske snimke Store and forward data
Navigacija Glasovna i podatkovna komunikacija
Radiodifuzija VSAT sustavi Velika brzina (podaci)
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
7
Keplerovi i Newtonovi zakoni Za matematički opis putanja satelita Keplerovi zakoni o gibanju planeta Newtonovi zakoni gibanja i gravitacije
Njemački astronom Johannes Kepler (1571.-1630.)
Engleski fizičar, matematičar i astronom Isaac Newton (1643.-1728.)
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
8
Keplerovi i Newtonovi zakoni
1. Keplerov zakon
Planeti se gibaju u ravnini a putanje su elipse sa Suncem u fokusu.
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
9
Keplerovi i Newtonovi zakoni
Putanje planeta u Sunčevom sustavu
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
10
Keplerovi i Newtonovi zakoni 2. Keplerov zakon
Radijus vektor Sunce - planet (ili Zemlja - satelit) opisuje u jednakim
vremenskim razmacima jednake površine.
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
11
Keplerovi i Newtonovi zakoni 3. Keplerov zakon
Kvadrati ophodnih vremena planeta oko Sunca
jednaki su kubovima velikih poluosi elipse.
2 3T R=
Primjer 1 : Planeta Mars putuje oko Sunca 687 dana. Kolika je njegova prosječna udaljenost od Sunca?
Udaljenost Zemlje do Sunca je oko 150 mil. km (1 astronomska jed.) Marsova godina iznosi 687/365,25 = 1,88 Zemljinih godina. Kako je T2 = R3, slijedi da je (1,88)2 = R3 ili dalje
3,5344=R3
Slijedi da je udaljenost Marsa od Sunca oko 1,52 astronomskih jedinica ili 228 mil km.
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
12
Keplerovi i Newtonovi zakoni 1. Newtonov zakon
Svako tijelo ostaje u stanju mirovanja ili jednolikog gibanja po pravcu dok vanjska sila ne uzrokuje promjenu tog stanja.
2. Newtonov zakon Promjena gibanja tijela razmjerna je vanjskoj sili koja djeluje na
tijelo u smjeru djelovanja te sile.
3. Newtonov zakon Svaka sila ima jednaku protusilu
( )d m vF m a
dt⋅
= = ⋅
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
13
Keplerovi i Newtonovi zakoni Newtonov zakon gravitacije
Dva tijela privlače se silom proporcionalnom produktu njihovih masa i obrnuto proporcionalnom kvadratu njihove međusobne udaljenosti.
G – gravitacijska konstanta
1 21 2 2
-11 2 -26,673 10 Nm kg . [kg] [N]
[m]
m mF F F Gr
GmFr
⋅= = =
= ⋅
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
14
Keplerovi i Newtonovi zakoni Primjer 2: V-2 Raketa
V-2 raketa težila je oko 12 tona s gorivom a 3 tone prazna. Potisak rakete iznosio je 240 000 N. Ako je g = 10 m/s2, kolika je bila akceleracija rakete kod lansiranja a kolika u trenutku kad je ostala bez goriva?
Sila prema gore mora biti veća od 12 000*10 = 120 000 N inače raketa ne bi poletjela. Ukupna sila prema gore iznosi
F = +240 000 N – 120 000 N = 120 000 N Akceleracija iznosi u trenutku lansiranja a = F/m = 120 000 N/12 000 kg = 10 m/s2 = 1 g Kako se gorivo troši, masa je manja, ali je sila ista pa će i akceleracija biti veća. Kad se potroši gorivo F = +240 000 N – 30 000 N = 210 000 N Akceleracija je tada a = F/m = 210 000 N/3 000 kg = 70 m/s2 = 7 g
Povećana akceleracija utječe na ljude koji putuju u raketi u svemir. Oni će biti podvrgnuti 8 g (gravitacija postoji i dalje).
Akceleracija se kod lansiranja smanjuje s raketama koje imaju više stupnjeva.
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
15
Područje pokrivanja Što je veća udaljenost od Zemlje na kojoj se satelit nalazi to je veće
njegovo područje pokrivanja, ali i potrebna snaga transpondera na satelitu da bi se mogla uspostaviti komunikacija.
GEO sateliti nalazi se najdalje od Zemlje što im omogućuje najveće područje pokrivanja.
3 GEO satelita pokrivaju cijelu zemaljsku kuglu (osim polova).
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
16
Područje pokrivanja
22 1 EE
E E
RS Rh R
π
= − +
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
17
Područje pokrivanja
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
18
Utjecaj Zemlje Nehomogenost gravitacijskog polja
Zemlja nije savršeno okrugla (spljoštena na polovima). Rezultat je klizanje satelita prema istoku i prema zapadu.
P i P’ – položaj promatrača na Zemlji Z – zenitna udaljenost izmjerena korištenjem elipsoidnog modela Zemlje Z’ – zenitna udaljenost izmjerena korištenjem sfernog modela Zemlje
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
19
Utjecaj Zemlje Atmosferski vlak (“drag”)
Ispod 1000 km atmosfera usporava satelit
Zemljino magnetsko polje
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
20
Utjecaj Zemlje Van Allen pojasevi su
radijacijski pojasevi sa nabijenim česticama (protoni i elektroni) koje privlači Zemljino magnetsko polje.
Unutarnji pojas sadrži protone velike energije (50 MeV) - LEO
Vanjski pojas satoji se od elektrona i protona energije 1-100 keV - MEO.
Ti elektroni stvaraju polarnu svjetlost.
Van Allenovi pojasevi zahtjevaju oklapanje satelita i svemirskih postaja.
FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2010/11
top related