Lankide:Joxan Garaialde/Lurraren orbita baxua

Lurraren hainbat orbita eskalan; zian koloreak Lurraren orbita baxuak adierazten ditu.

Lurraren orbita baxua, LOB edo LEO (Low Earth Orbit akronimoa), atmosferaren eta Van Allenen erradiazio gerrikoaren arteko orbita da, inklinazio angelu txikia duena.

128 minutu baino gutxiagoko periodoa du (beraz, orbita horretan dagoen gorputzak, egunean, 11,25 aldiz biratzen du Lurraren inguruan, gutxienez) eta 0,25 baino eszentrikotasun txikiagoa. Kanpo espazioko objektu gehienak LOBn daude, inoiz Lurraren erradioaren herena, gutxi gorabehera, gainditzen ez duen altitudean. Muga horiek ez daude zurrun definituta, baina, normalean, Lurraren gainazaletik 150 - 2000 km-ra daude. Hori, oro har, tarteko orbita zirkularra baino txikiagoa da, eta orbita geoestazionariotik urrun dago. Hori baino baxuago diren orbitak ez dira egonkorrak, eta azkar indargabetzen dira atmosferarekiko marruskaduraren ondorioz. Orbita altuagoek matxura elektronikoa azkar jasaten dute, erradiazio biziaren eta karga elektrikoen pilaketaren ondorioz. Inklinazio angelu handieneko orbitei orbita polar deitzen zaie.

Lurraren orbita baxuko objektuek, termosferan, (gutxi gorabehera, 80-500 km-ra gorantz) edo exosferan (gutxi gorabehera, 500 km-tik gorantz) gasekin topo egiten dute, orbitaren altueraren arabera.

Gizakien espazio-hegaldi tripulatu gehienak Lurraren orbita baxuan izan dira, AEBko espazio-anezka eta espazio-estaziorako misio guztiak barne. Espazio-lasterketaren hasieran, sobietarren nagusitasunaren aurretik, estatubatuarrek hegaldi suborbital probak egin zituzten (Mercury proiektua), eta munduari espazio hegaldi gisa aurkeztu zizkioten. Horiek, SpaceShipOne-ko hegaldiekin batera (lurraren orbita baxua lortzeko asmoa ez zutenak), 2005. urtera arteko orbita horren azpiko «espazio« hegaldien salbuespen bakarrak izan dira. Beste muturrean, Apollo Programaren hegaldiak dira Lurraren orbita baxutik harago joan diren tripulatutako hegaldi bakarrak.

Satelite gehienak Lurraren orbita baxuan kokatzen dira, non 27.400 km/h inguruko abiaduran (8 km/s) abiatzen diren, lurrari buelta emanez 90 minuturo. Salbuespen nagusia orbita geoestazionala behar duten komunikazio sateliteak dira. Hala ere, energia gutxiago behar da satelite bat Lurraren orbitan jartzeko, eta, gainera, sateliteak potentzia gutxiagoko transmisoreak behar ditu datuak transferitzeko; beraz, Lurraren orbita baxua komunikaziorako aplikazio askotan erabiltzen da. Orbita horiek ez direnez geoestazionalak, satelite sare bat behar da etengabeko estaldura eman ahal izateko. Orbita baxuek teledetekziorako sateliteei ere laguntzen diete lor daitekeen xehetasun mailari esker. Teledetekzio sateliteek ere aprobetxa ditzakete eguzki-sinkronoaren behe-lurraren orbitak 800 km inguruko altitudean eta inklinazio polarretik gertu. ENVISATa Lur behaketa satelite baten adibidea da, Lurraren beheko orbita mota berezi hori erabiltzen baitu.

Lurraren orbita baxuko ingurunea pilatzen ari da, ez bakarrik zabor espazialarekin .

Lurraren orbita baxuko grabitatea Lurraren gainazalekoa baino askoz txikiagoa ez bada ere (30 km-ko % 1 murritzagoa da), orbitan dauden pertsonek eta objektuek grabitate-eza jasaten dute. Hau da, hain zuzen, orbitan dagoelako, zeren gorputz bat, altuera horretan, estatikoa balitz, grabitateak azkar eroraraziko luke).

Abiaraztearekin lotutako arrastatze atmosferikoak eta grabitateak, normalean, 1.500etik 2.000 m/s-ra gehitzen dizkiote delta-v-ari, Lurraren orbita baxuko 7.800 m/s-ko abiadura lortzeko behar dena.

1957ko azaroaren 3an, Laika txakurra izan zen Lurraren orbita baxuan hil zen lehen izaki biziduna, Sputnik 2 ontzian zegoela hil baitzen.

Orbitaren ezaugarriak

Lurraren orbita baxu egonkorra mantentzeko behar den batez besteko abiadura orbitala 7,8 km/s ingurukoa da, baina, orbita altuagoetarako, murriztu egiten da. 200 kilometroko (124,3 mi) orbita zirkular baterako kalkulua 7,79 km/s da, eta 1.500 kilometro (930 mi) 7,12 km/s da. Lurraren orbita baxura heltzeko beharrezkoa den jaurtiketa-ibilgailuaren delta-v-a 9,4 km/s inguruan hasten da.

LOBen grabitatearen erakarpena Lurraren gainazalekoa baino apur bat txikiagoa da. Hau da Lurraren gainazaletik LOBerako distantzia askoz txikiagoa delako Lurraren erradioa baino. Hala ere, orbitan dagoen objektu bat etengabeko erorketa askean dago Lurraren inguruan, zeren, orbitan, grabitate-indarra eta indar zentrifugoa elkar orekatzen direlako. Garrantzitsua da hemen «erorketa askea», definizioz, objektuaren gainean eragiten duen indar bakarra grabitatea izatea eskatzen duela. Definizio horrek, oraindik ere, Lurraren inguruan erortzean balio du, beste indarra, indar zentrifugoa, fikziozko indarra baita. Ondorioz, orbitan dabiltzan espazio-ontziek orbitan jarraitzen dute, eta espazio-ontzi horren barruan edo kanpoan dauden pertsonek grabitate-eza pairatzen dute etengabe.

LOBeko objektuek gasen erakarpen atmosferikoarekin topo egiten dute termosferan (80 eta 600 km, gutxi gorabehera, gainazaletik) edo exosferan (600 km inguru edo gehiago), orbitaren altueraren arabera. 300 kilometro baino gutxiagoko altuerara iristen diren sateliteen orbitak azkar suntsitzen dira arraste atmosferikoaren ondorioz. LOBen, objektuak Lurraren orbitan ibiltzen dira, atmosferaren zatirik trinkoenean eta Van Allenen barneko erradiazio gerrikoaren azpitik .

Lurraren beheko orbita ekuatorialak (OTBE ingelesez) LOBen azpimultzo bat dira. Orbita horiek, Ekuatorearekiko inklinazio baxuarekin, Lurreko latitude baxuko kokapenen berrikuspen-denbora azkarrak egiteko aukera ematen dute, eta edozein orbitaren delta-v (hau da, erregai agortua) eskakizun baxuena dute, baldin eta zuzen orientatuta badaude (ez.atzeranzkoa) Lurraren errotazioarekiko. Ekuatorearekiko inklinazio angelu oso handia duten orbitei orbita polar edo Eguzkiarekiko orbita sinkronoa deitzen zaie .

Orbita altuenei bere baitan hartzen dute: Lurraren erdiorbita (MEO) —batzuetan tarteko Orbita Zirkularra (ICO) deitua— eta, gorago, Orbita Geoestazionarioa (GEO). Orbita baxua baino altuagoa den orbitak osagai elektronikoen matxura goiztiarra eragin dezake erradiazio biziaren eta karga pilatzearen ondorioz.

2017an, «Lurraren orbita oso baxuak» (OTMB) arauzko fitxategietan ikusten hasi zen. Orbita horiek —450 kilometroen azpitik—, orbita igotzeko, teknologia berrien erabilera behar dute, normalean, azkarregi suntsituko liratekeen orbitetan funtzionatzen dutelako ekonomikoki erabilgarriak izateko.

Erabilera

Nazioarteko Espazio Estazioaren orbita erdia gutxi gorabehera

.

Orbita baxuei esker, sateliteak onurako lotura-aurrekontu abantailatsuaz eta behaketa tresnen bereizmen handikoaz baliatu daitezke telekomunikazioetan. Era berean, ontzi-jaurtitzaileek gehieneko karga erabilgarriak orbitan jartzea ahalbidetzen dute, Lurreko beste orbita batzuetan baino energia gutxiago behar baitute orbita horietan jartzeko. Altuera baxuagoko orbitek teledetekzioa hobeto erabiltzeko aukera ematen dute. Teledetekzioko sateliteek orbita sinkronoak ere aprobetxa ditzakete altuera horietan.

Lurraren orbita baxuan dauden objektuek erresistentzia atmosferikoa topatzen dute termosferan (80 eta 500 km tarteko altitudean) edo exosferan (500 km eta gorago), zeinaren izaera altueraren araberakoa den. Objektuak orbitatzeko erabiltzen den altitudea 300 km baino handiagoa izan ohi da arrastatze atmosferikoaren ondorioak mugatzeko.

Lurraren orbita baxutik gorako orbitak, karga eta erradiazio metaketa handien menpe, arazo potentzialak sor ditzake osagai elektronikoetan.

Orbita baxuan egoteko, satelite batek, Lurrarekiko, oso abiadura horizontal handia izan behar du. Lurraren gainazaletik 300 km-ra dagoen orbita zirkular batean geratzeko, sateliteak 7,8 km/s edo 28.000 km/h-ko abiadura behar du, 90 minututan Lurraren orbita oso bati dagokiona.

Satelite motak

Orbita baxuko teledetekzio sateliteak honako hauek dira:

• eguraldi sateliteak: desplazamendu sateliteak.
• Lurraren irudiak egiteko sateliteak SPOT bezalakoak; ingurumena aztertzeko sateliteak ENVISAT bezalakoak.
• azterketa sateliteak: Helios adibidez.

Lurraren orbita baxuko telekomunikazio sateliteak honako hauek dira:

• komunikazio sistema globalak, hala nola Iridium edo Globalstar sistema;
• AMSATen satelite amateurrak.

Gainera, tripulatutako espazio-misio gehien egin diren orbita da, hala nola Mir, Estatu Batuetako transbordadore espazialak edo Nazioarteko Espazio Estazioa .

Alternatibak

Aire beroko globoak, 20 km inguruko altueran lurraren gainean flotatzen dutenak, komunikazio-estazio gisa ere proposatu dira ahots- eta datu-zerbitzu zelularrak eskaintzeko. Erabilera horretarako, eguzki-energiaz elikatutako droneak ere proposatu dira.

Sateliteen bizi-iraupena LOBen

LOBen satelite baten egoitza-denbora faktore askoren araberakoa da, batez ere, Ilargiaren eraginaren eta atmosferako geruza trinkoen gaineko altueraren araberakoa. Adibidez, «Explorer-6» satelitearen orbita (AEB) 3 hilabetez behin 250 km-tik 160 km-ra aldatzen zen, eta horrek satelitearen bizi-iraupena gutxitzea ekarri zuen, espero ziren 20 urteetatik 2ra, gainera, lehen Lurraren sateliteak 3 hilabete iraun zuen (perigeoa 215 km, apogeoa 939 km). Zerbitzu-bizitzan eragiten duten beste faktore batzuk dira: Atmosferaren geruza trinkoen altuera eguneko orduaren eta satelitearen orbitaren arabera alda daitekeela, adibidez, eguerdian, 300 km-ko altueran dauden atmosferaren geruza beroen dentsitatea gauerdikoa baino 2 aldiz handiagoa dela eta satelitea Lurraren ekuatorearen gainetik igarotzean satelitearen perigeoaren altuera ere murrizten duela. Eguzki-jarduera areagotzeak goi-atmosferaren dentsitatea handitzea eragin dezake, eta, ondorioz, satelitea gehiago moteltzen da, eta bere orbitaren altuera azkarrago jaisten da.

Satelitearen formak, hau da, bere erdiko sekzioaren eremuak (zeharkako sekzioa) ere funtsezko zeregina du; orbita baxuetan jarduteko, bereziki diseinatutako sateliteetarako, maiz aukeratzen dira gorputz-forma aerodinamikoak eta ekortuak.

Espazio-hondakinak

LOB ingurunea espazio-hondakinez gainezkatzen ari da objektu jaurtiketen maiztasuna dela eta. Horrek gero eta kezka handiagoa eragin du azken urteotan, abiadura orbitaleko talkak arriskutsuak edo hilgarriak izan daitezkeelako. Talkek espazio-hondakin gehiago sor ditzakete, Kessler sindromea deritzon domino efektua sortuz. Espazio Operazio Konbinatuen Zentroak, Estatu Batuetako Komando Estrategikoaren parte dena (lehen Estatu Batuetako Espazio Komandoa), 10 cm baino handiagoak diren 8.500 objektu baino gehiago jarraitzen ari da LOBen. Areciboko Behatokiak egindako ikerketa baten arabera, 2 milimetro baino handiagoak diren milioi bat objektu arriskutsu egon daitezke orbitan, txikiegiak lurreko behatokietatik ikusteko.

Bibliografia

• Donald Kessler (Kessler 1991), "Collisional Cascading: The Limits of Population Growth in Low Earth Orbit", Advances in Space Research, Volume 11 Number 12 (December 1991), pp. 63–66.
• Donald Kessler (Kessler 2009), "The Kessler Syndrome", 8 March 2009.
• Donald Kessler and Phillip Anz-Meador (March 2001), "Critical Number of Spacecraft in Low Earth Orbit: Using Fragmentation Data to Evaluate the Stability of the Orbital Debris Environment", Third European Conference on Space Debris.
• Donald Kessler (Kessler 1981), "Sources of Orbital Debris and the Projected Environment for Future Spacecraft", Journal of Spacecraft, Volume 16 Number 4 (July–August 1981), pp. 357–60.
• Donald Kessler and Burton Cour-Palais (Kessler 1978), "Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt", Journal of Geophysical Research, Volume 81, Number A6 (1 June 1978), pp. 2637–46.
• Donald Kessler (Kessler 1971), "Estimate of Particle Densities and Collision Danger for Spacecraft Moving Through the Asteroid Belt", Physical Studies of Minor Planets, NASA SP-267, 1971, pp. 595–605. Bibcode: 1971NASSP.267..595K

• Orbital Debris: A Technical Assessment, National Academy of Sciences, 1995. ISBN 0-309-05125-8 . Teknikoa.
• Schefter, Jim (1982ko uztaila), "The Growing Peril of Space Debris", Popular Science, orr. 48–51.