Wie genau kann die Umlaufbahn eines Satelliten sein?

Wie genau kann ein künstlicher Satellit sein, wenn es darum geht, der genauen Umlaufbahn in Bezug auf die Erde zu folgen oder im Orbit denselben Punkt über der Erde zu treffen? Welche Umlaufbahn wäre dafür die stabilste?

Was genau ist eine „Marke im Orbit“? Der Weltraum hat einen ziemlich auffälligen Mangel an Orientierungspunkten. In der Praxis sind Umlaufbahnen tatsächlich erdbezogen.

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Es hängt von der Umlaufbahn ab und von welchen Zeitskalen Sie sprechen. Satelliten sind in ihrer Umlaufbahn vielen Störungen ausgesetzt. Es gibt Effekte aufgrund des atmosphärischen Luftwiderstands, der sich erwartungsgemäß auf niedrigere Satellitenumlaufbahnen stärker auswirkt als auf höhere Umlaufbahnen, aber die Atmosphäre schwillt je nach Sonnenaktivität ständig an. Die Erde ist gravitativ gesehen keine Punktmasse und hat Regionen, in denen sich der Gravitationsgradient ändert, was dazu führt, dass der Satellit in die eine oder andere Richtung (sehr leicht) gezogen wird, wenn er umkreist. Es gibt eine Vielzahl anderer kleiner, aber nicht unbedeutender Störungen der Umlaufbahn, sodass die Vorhersage von Satellitenumlaufbahnen der Vorhersage von Wettervorhersagen sehr ähnlich ist. Sie beginnen mit seinem bekannten Zustand (Position und Geschwindigkeit) und propagieren die Umlaufbahn, um eine Vorhersage zu treffen. Das Modell, das Sie

GPS-, GLONASS- und GALILEO-Satelliten sollten und haben sehr genaue und vorhersagbare Umlaufbahnen.
Korrigieren Die Navigationssatelliten sind sich ihrer Position bewusst, nachdem sie räumliche und zeitliche Korrekturen auf einen Zentimeter genau vorgenommen haben (um eine Bewegung von einem Zentimeter abzugleichen). Systeme.
Umlaufbahnen von GPS-Satelliten sind nur vorhersagbar, weil sie sie überwachen und ihre Position halten. Wenn Sie sie lange Zeit allein ließen, würden sie auch von ihren aktuellen Umlaufbahnen abdriften, und Sie können ihre Umlaufbahnen aus denselben oben genannten Gründen über lange Zeitskalen nicht genau vorhersagen.
GPS-Satelliten befinden sich in einer viel höheren Umlaufbahn mit weniger Luftwiderstand.
Sie befinden sich zwar in einer höheren Umlaufbahn, sind aber allen anderen Störungen wie Gravitationsgradienten, Sonnendruck usw. ausgesetzt . Wenn Sie beispielsweise Zugriff auf dieses Papier haben, zeigen sie, wenn Sie diese Störungen nicht berücksichtigen, erhalten Sie für einen bestimmten GPS-Satelliten nach drei Tagen bis zu 35 km Positionsfehler, den Sie auf etwa 200 m reduzieren können, wenn Sie modellieren den nicht-sphärischen Gravitationsgradienten der Erde, die Gravitation der Sonne und den Strahlungsdruck. Das ist eine gute Reduktion, zeigt aber nach drei Tagen immer noch 200 m.

Die genauesten bekannten Umlaufbahnen, die heute verwendet werden, sind für Wissenschaftssatelliten zur Erdbeobachtung, die Teil des DORIS -Systems ( Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite ) sind, wie Jason und CryoSat , die Bodenrundfunk-Doppler-Funkgeräte zur Entfernungsmessung verwenden. Laser-Entfernungsmessung und GPS gleichzeitig. Ihre Umlaufbahnen sind in radialer Richtung auf etwa einen Zentimeter und in den anderen beiden Richtungen auf etwa drei Zentimeter bekannt. Diese Präzision ist notwendig, um ihre erste Mission zu erfüllen, die darin besteht, Radar zur Messung der Meeresoberflächenhöhe zu verwenden , die sehr leicht variiertmit der Temperatur (da sich Wasser bei Erwärmung ausdehnt, wenn auch nicht sehr stark!)

Im Falle der drei Jason-Missionen (gestartet 2001, 2008 und 2014) und ihres direkten Vorgängers, TOPEX/Poseidon (gestartet 1992), befinden sich alle vier Raumschiffe in nahezu identischen Umlaufbahnen, da diese sogenannte "eingefrorene Umlaufbahn" (die Wikipedia-Artikel ist schrecklich, aber er veranschaulicht sehr gut, wie kompliziert es ist, so etwas überhaupt zu versuchen) wurde äußerst sorgfältig ausgewählt, um die natürliche Drift im Laufe der Zeit zu minimieren, die durch die feinen Details der nicht-sphärischen Schwerkraft der Erde und die Auswirkungen der Sonne verursacht wird. Mond und andere Planeten. Schon der erste von ihnen war so stabil in seiner Umlaufbahn, dass er die große Halbachse in den ersten vier Jahren mit insgesamt nur neun Manövern auf 7 Meter (ein Teil pro Million) genau hielt, was für mich erstaunlich ist. Das ist auch der Grund, warum Jason-1 immer noch mit seinen Nachfolgern in Formation fliegt, obwohl er den aktiven Betrieb vor einem Jahrzehnt eingestellt hat.

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