Órbita baixa da Terra -Low Earth orbit

Comparação do tamanho da órbita das constelações GPS , GLONASS , Galileo , BeiDou-2 e Iridium , a Estação Espacial Internacional , o Telescópio Espacial Hubble e a órbita geoestacionária (e sua órbita cemitério ), com os cinturões de radiação de Van Allen e a Terra em escala.
A órbita da Lua é cerca de 9 vezes maior que a órbita geoestacionária. (No arquivo SVG, passe o mouse sobre uma órbita ou seu rótulo para destacá-lo; clique para carregar seu artigo.)

Uma órbita terrestre baixa ( LEO ) é uma órbita em torno da Terra com um período de 128 minutos ou menos (fazendo pelo menos 11,25 órbitas por dia) e uma excentricidade inferior a 0,25. A maioria dos objetos artificiais no espaço sideral estão em LEO, com uma altitude nunca superior a cerca de um terço do raio da Terra .

O termo região LEO também é usado para a área do espaço abaixo de uma altitude de 2.000 km (1.200 milhas) (cerca de um terço do raio da Terra). Objetos em órbitas que passam por essa zona, mesmo que tenham um apogeu mais distante ou sejam suborbitais , são cuidadosamente rastreados, pois apresentam risco de colisão para muitos satélites LEO.

Todas as estações espaciais tripuladas até o momento estiveram dentro da LEO. De 1968 a 1972, as missões lunares do programa Apollo enviaram humanos para além do LEO. Desde o fim do programa Apollo, nenhum voo espacial humano foi além do LEO.

Características definidoras

Uma grande variedade de fontes define LEO em termos de altitude . A altitude de um objeto em uma órbita elíptica pode variar significativamente ao longo da órbita. Mesmo para órbitas circulares , a altitude acima do solo pode variar em até 30 km (19 milhas) (especialmente para órbitas polares ) devido ao achatamento da figura esferóide da Terra e à topografia local . Embora as definições baseadas na altitude sejam inerentemente ambíguas, a maioria delas se enquadra no intervalo especificado por um período orbital de 128 minutos porque, de acordo com a terceira lei de Kepler , isso corresponde a um semi-eixo maior de 8.413 km (5.228 mi). Para órbitas circulares, isso, por sua vez, corresponde a uma altitude de 2.042 km (1.269 mi) acima do raio médio da Terra, o que é consistente com alguns dos limites superiores de altitude em algumas definições de LEO.

A região LEO é definida por algumas fontes como uma região no espaço que as órbitas LEO ocupam. Algumas órbitas altamente elípticas podem passar pela região LEO perto de sua altitude mais baixa (ou perigeu ), mas não estão em uma órbita LEO porque sua altitude mais alta (ou apogeu ) excede 2.000 km (1.200 mi). Objetos suborbitais também podem atingir a região LEO, mas não estão em uma órbita LEO porque eles reentram na atmosfera . A distinção entre as órbitas LEO e a região LEO é especialmente importante para a análise de possíveis colisões entre objetos que podem não estar em LEO, mas podem colidir com satélites ou detritos em órbitas LEO.

Orbitalaltitudes.svg

Características orbitais

A velocidade orbital média necessária para manter uma órbita terrestre baixa estável é de cerca de 7,8 km/s (4,8 mi/s), o que se traduz em 28.000 km/h (17.000 mph). No entanto, isso depende da altitude exata da órbita. Calculada para uma órbita circular de 200 km (120 mi), a velocidade orbital é de 7,79 km/s (4,84 mi/s), mas para uma órbita mais alta de 1.500 km (930 mi) a velocidade é reduzida para 7,12 km/s (4,42 mi). /s). O delta-v do veículo lançador necessário para atingir a órbita baixa da Terra começa em torno de 9,4 km/s (5,8 mi/s).

A atração da gravidade em LEO é apenas um pouco menor do que na superfície da Terra. Isso ocorre porque a distância de LEO da superfície da Terra é muito menor que o raio da Terra. No entanto, um objeto em órbita está em queda livre permanente ao redor da Terra, porque em órbita tanto a força gravitacional quanto a força centrífuga se equilibram. Como resultado, as naves espaciais em órbita continuam em órbita, e as pessoas dentro ou fora dessas naves experimentam continuamente a ausência de peso .

Objetos em LEO encontram arrasto atmosférico de gases na termosfera (aproximadamente 80-600 km acima da superfície) ou exosfera (aproximadamente 600 km ou 400 mi e superior), dependendo da altura da órbita. Órbitas de satélites que atingem altitudes abaixo de 300 km (190 milhas) decaem rapidamente devido ao arrasto atmosférico. Objetos em LEO orbitam a Terra entre a parte mais densa da atmosfera e abaixo do cinturão de radiação interno de Van Allen .

As órbitas terrestres baixas equatoriais ( ELEO ) são um subconjunto de LEO. Essas órbitas, com baixa inclinação para o Equador, permitem tempos de revisita rápidos de locais de baixa latitude na Terra e têm o menor requisito delta-v (ou seja, combustível gasto) de qualquer órbita, desde que tenham a orientação direta (não retrógrada) com relação à rotação da Terra. Órbitas com um ângulo de inclinação muito alto em relação ao equador são geralmente chamadas de órbitas polares ou órbitas sincrônicas do Sol .

Órbitas mais altas incluem órbita terrestre média (MEO), às vezes chamada de órbita circular intermediária (ICO) e, mais acima, órbita geoestacionária (GEO). Órbitas mais altas do que órbitas baixas podem levar à falha precoce de componentes eletrônicos devido à intensa radiação e acúmulo de carga.

Em 2017, "órbitas terrestres muito baixas" ( VLEO ) começaram a ser vistas em registros regulatórios . Essas órbitas, abaixo de cerca de 450 km (280 mi), requerem o uso de novas tecnologias para elevação de órbita porque operam em órbitas que normalmente decairiam cedo demais para serem economicamente úteis.

Usar

Aproximadamente meia órbita da Estação Espacial Internacional .

Uma órbita baixa da Terra requer a menor quantidade de energia para a colocação de satélites. Ele fornece alta largura de banda e baixa latência de comunicação . Satélites e estações espaciais em LEO são mais acessíveis para tripulação e manutenção.

Como requer menos energia para colocar um satélite em um LEO, e um satélite precisa de amplificadores menos potentes para uma transmissão bem-sucedida, o LEO é usado para muitas aplicações de comunicação, como o sistema telefônico Iridium . Alguns satélites de comunicação usam órbitas geoestacionárias muito mais altas e se movem na mesma velocidade angular que a Terra para parecerem estacionários acima de um local no planeta.

Desvantagens

Ao contrário dos satélites geossíncronos , os satélites no LEO têm um pequeno campo de visão e, portanto, podem observar e se comunicar com apenas uma fração da Terra de cada vez. Isso significa que uma rede (ou " constelação ") de satélites é necessária para fornecer cobertura contínua. Satélites em regiões inferiores de LEO também sofrem de decaimento orbital rápido e requerem re-impulso periódico para manter uma órbita estável ou lançamento de satélites substitutos quando os antigos reentram.

Exemplos

Em ficção
  • No filme 2001: A Space Odyssey , a estação de trânsito da Terra ("Space Station V") "orbitava 300 km acima da Terra".

Antigo

  • A estação chinesa Tiangong-1 estava em órbita a cerca de 355 quilômetros (221 milhas), até sua de-orbitação em 2018.
  • A estação chinesa Tiangong-2 estava em órbita a cerca de 370 km (230 milhas), até sua de-orbitação em 2019.
  • Missões de gravimetria como GOCE orbitaram a cerca de 255 km (158 mi) para medir o campo de gravidade da Terra com a maior sensibilidade. A vida útil da missão foi limitada por causa do arrasto atmosférico. GRACE e GRACE-FO estavam orbitando a cerca de 500 km (310 mi).

Detritos espaciais

O ambiente LEO está ficando congestionado com detritos espaciais devido à frequência de lançamentos de objetos. Isso tem causado crescente preocupação nos últimos anos, uma vez que colisões em velocidades orbitais podem ser perigosas ou mortais. As colisões podem produzir detritos espaciais adicionais, criando um efeito dominó conhecido como síndrome de Kessler . O Orbital Debris Program, parte da NASA , rastreia mais de 25.000 objetos maiores que 10 cm em LEO, o número estimado entre 1 e 10 cm de diâmetro é de 500.000. A quantidade de partículas maiores que 1 mm excede 100 milhões. As partículas viajam a velocidades de até 7,8 km/s (28.000 km/h; 17.500 mph), de modo que mesmo um pequeno impacto de partícula pode danificar gravemente uma espaçonave.

Veja também

Notas

Referências

Domínio público Este artigo incorpora material de domínio público de sites ou documentos da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço .