APAKAH ORBIT BUMI RENDAH?

Send

Bermula pada tahun 1950-an dengan program Sputnik, Vostok dan Mercury, manusia mula "melepaskan ikatan bumi yang bermuka masam". Dan untuk sementara waktu, semua misi kami adalah yang dikenali sebagai Low-Earth Orbit (LEO). Seiring berjalannya waktu, dengan misi Apollo dan misi ruang dalam yang melibatkan kapal angkasa robotik (seperti Misi Voyager), kami mula menjelajah ke luar, mencapai Bulan dan planet-planet lain dari Sistem Suria.

Tetapi pada umumnya, sebahagian besar misi ke angkasa selama bertahun-tahun - sama ada berpasangan atau tidak - pernah ke Orbit Bumi Rendah. Di sinilah pelbagai satelit komunikasi, navigasi dan satelit tentera berada. Dan di sinilah Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) menjalankan operasinya, yang juga merupakan tempat di mana sebahagian besar misi yang dilalui hari ini. Jadi apa itu LEO dan mengapa kita begitu berminat untuk menghantar barang ke sana?

Definisi:

Secara teknikal, objek di orbit Bumi rendah berada pada ketinggian antara 160 hingga 2.000 km (99 hingga 1200 mi) di atas permukaan Bumi. Apa-apa objek di bawah ketinggian ini akan mengalami kerosakan orbit dan akan cepat turun ke atmosfer, sama ada terbakar atau terhempas di permukaan. Objek pada ketinggian ini juga mempunyai jangka waktu orbit (iaitu waktu yang diperlukan untuk mengorbit Bumi sekali) antara 88 dan 127 minit.

Objek yang berada di orbit Bumi rendah dikenakan seretan atmosfera kerana masih berada di lapisan atas atmosfer Bumi - khususnya termosfera (80 - 500 km; 50 - 310 mi), theremopause (500-1000 km; 310– 620 mi), dan eksosfera (1000 km; 620 mi, dan seterusnya). Semakin tinggi orbit objek, semakin rendah ketumpatan dan seretan atmosfera.

Walau bagaimanapun, melebihi 1000 km (620 mi), objek akan dikenakan Sabuk Radiasi Van Allen Bumi - zon zarah bermuatan yang meluas hingga jarak 60.000 km dari permukaan Bumi. Di tali pinggang ini, angin suria dan sinar kosmik telah terperangkap oleh medan magnet Bumi, yang membawa kepada tahap radiasi yang berbeza-beza. Oleh itu mengapa misi ke LEO bertujuan untuk sikap antara 160 hingga 1000 km (99 hingga 620 mi).

Ciri-ciri:

Di dalam termosfera, termopause dan eksosfera, keadaan atmosfera berbeza-beza. Sebagai contoh, bahagian bawah termosfera (dari 80 hingga 550 kilometer; 50 hingga 342 mi) mengandungi ionosfera, yang dinamakan begitu kerana di atmosfera zarah-zarah diionisasi oleh sinaran matahari. Akibatnya, setiap kapal angkasa yang mengorbit di bahagian atmosfera ini mesti dapat menahan tahap sinaran UV dan ion keras.

Suhu di wilayah ini juga meningkat dengan ketinggian, yang disebabkan oleh kepadatan molekulnya yang sangat rendah. Oleh itu, sementara suhu di termosfera dapat meningkat setinggi 1500 ° C (2700 ° F), jarak molekul gas bermaksud tidak akan terasa panas bagi manusia yang bersentuhan langsung dengan udara. Pada ketinggian inilah fenomena yang dikenali sebagai Aurora Borealis dan Aurara Australis diketahui berlaku.

Exosphere, yang merupakan lapisan paling luar dari atmosfer Bumi, terbentang dari exobase dan bergabung dengan kekosongan ruang luar, di mana tidak ada atmosfera. Lapisan ini terutamanya terdiri daripada ketumpatan hidrogen, helium dan beberapa molekul yang lebih rendah termasuk nitrogen, oksigen dan karbon dioksida (yang lebih dekat dengan exobase).

Untuk mengekalkan Orbit Bumi Rendah, objek mesti mempunyai kecepatan orbit yang mencukupi. Untuk objek pada ketinggian 150 km dan ke atas, halaju orbit 7.8 km (4.84 mi) sesaat (28.130 km / j; 17.480 mph) mesti dijaga. Ini sedikit lebih sedikit daripada halaju pelarian yang diperlukan untuk memasuki orbit, iaitu 11.3 kilometer (7 batu) sesaat (40.680 km / j; 25277 mph).

Walaupun tarikan graviti di LEO tidak kurang ketara daripada permukaan Bumi (kira-kira 90%), orang dan objek di orbit berada dalam keadaan bebas yang berterusan, yang menimbulkan perasaan tanpa berat.

Kegunaan LEO:

Dalam sejarah penerokaan angkasa ini, sebahagian besar misi manusia telah ke Low Earth Orbit. Stesen Angkasa Antarabangsa juga mengorbit di LEO, antara ketinggian 320 dan 380 km (200 dan 240 mi). Dan LEO adalah tempat kebanyakan satelit buatan dikerahkan dan dikekalkan. Sebabnya cukup mudah.

Pertama, penggunaan roket dan pengangkutan ulang-alik ke ketinggian di atas 1000 km (610 mi) memerlukan lebih banyak bahan bakar. Di dalam LEO, satelit komunikasi dan navigasi, serta misi angkasa, mengalami lebar jalur yang tinggi dan jeda waktu komunikasi yang rendah (alias latency).

Untuk satelit pemerhatian dan perisik Bumi, LEO masih cukup rendah untuk melihat permukaan Bumi dan menyelesaikan objek besar dan corak cuaca di permukaan. Ketinggian juga memungkinkan untuk tempoh orbit yang cepat (sedikit lebih dari satu jam hingga dua jam), yang membolehkan mereka dapat melihat kawasan yang sama di permukaan berkali-kali dalam satu hari.

Dan tentu saja, pada ketinggian antara 160 dan 1000 km dari permukaan Bumi, objek tidak terkena sinaran sengit tali pinggang Van Allen. Ringkasnya, LEO adalah lokasi termudah, termurah dan paling selamat untuk penggunaan satelit, stesen angkasa, dan misi ruang angkasa.

Masalah dengan Serpihan Angkasa:

Kerana popularitinya sebagai destinasi untuk satelit dan misi angkasa, dan dengan peningkatan pelancaran ruang angkasa sejak beberapa dekad yang lalu, LEO juga semakin sesak dengan serpihan ruang. Ini mengambil bentuk tahap roket yang dibuang, satelit yang tidak berfungsi, dan serpihan yang dihasilkan oleh pertembungan antara serpihan besar.

Keberadaan bidang puing-puing ini di LEO telah menimbulkan kebimbangan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kerana perlanggaran pada halaju tinggi boleh menjadi bencana bagi misi angkasa. Dan dengan setiap perlanggaran, serpihan tambahan dibuat, mewujudkan kitaran yang merosakkan yang dikenali sebagai Kessler Effect - yang dinamakan sempena saintis NASA, Donald J. Kessler, yang pertama kali mencadangkannya pada tahun 1978.

Pada tahun 2013, NASA menganggarkan terdapat sebanyak 21,000 bit sampah yang lebih besar daripada 10 cm, 500,000 zarah antara 1 dan 10 cm, dan lebih daripada 100 juta lebih kecil dari 1 cm. Akibatnya, dalam beberapa dekade terakhir, banyak langkah telah diambil untuk memantau, mencegah, dan mengurangi serpihan dan benturan ruang.

Sebagai contoh, pada tahun 1995, NASA menjadi agensi ruang angkasa pertama di dunia yang mengeluarkan serangkaian garis panduan komprehensif mengenai cara mengurangkan serpihan orbit. Pada tahun 1997, Kerajaan A.S. bertindak balas dengan mengembangkan Praktik Standard Mitigasi Puing-puing Orbital, berdasarkan garis panduan NASA.

NASA juga telah menubuhkan Pejabat Program Serpihan Orbital, yang berkoordinasi dengan jabatan persekutuan lain untuk memantau serpihan ruang dan menangani gangguan yang disebabkan oleh perlanggaran. Sebagai tambahan, Jaringan Pengawasan Angkasa AS pada masa ini memantau sekitar 8.000 objek yang mengorbit yang dianggap bahaya perlanggaran, dan memberikan aliran data orbit yang berterusan ke pelbagai agensi.

Pejabat Serpihan Angkasa Badan Angkasa Eropah (ESA) juga menyelenggarakan Pangkalan Data dan Sistem Maklumat Mencirikan Objek di Ruang Angkasa (DISCOS), yang memberikan maklumat mengenai perincian pelancaran, sejarah orbit, sifat fizikal dan deskripsi misi untuk semua objek yang sedang dilacak oleh ESA. Pangkalan data ini diiktiraf di peringkat antarabangsa dan digunakan oleh hampir 40 agensi, organisasi dan syarikat di seluruh dunia.

Selama lebih dari 70 tahun, Orbit Bumi Rendah telah menjadi taman permainan kemampuan ruang manusia. Kadang-kadang, kami telah menjelajah di luar taman permainan dan lebih jauh ke dalam Sistem Suria (dan bahkan di luar). Dalam beberapa dekad yang akan datang, lebih banyak aktiviti dijangka akan dilakukan di LEO, yang merangkumi penyebaran lebih banyak satelit, cubesats, operasi berterusan di ISS, dan bahkan pelancongan aeroangkasa.

Tidak perlu dikatakan, peningkatan aktiviti ini memerlukan kita melakukan sesuatu mengenai semua sampah yang meresap di lorong ruang. Dengan lebih banyak agensi ruang angkasa, syarikat aeroangkasa swasta, dan peserta lain yang ingin memanfaatkan LEO, perlu dilakukan pembersihan yang serius. Dan beberapa protokol tambahan pasti perlu dikembangkan untuk memastikannya tetap bersih.

Kami telah menulis banyak artikel menarik mengenai mengorbit Bumi di sini di Space Magazine. Inilah Apa Orbit Bumi ?, Berapa Tinggi Angkasa ?, Berapa Banyak Satelit di Angkasa ?, Lampu Utara dan Selatan - Apa itu Aurora? dan Apakah Stesen Angkasa Antarabangsa?

Sekiranya anda mahukan lebih banyak maklumat mengenai orbit Bumi rendah, periksa jenis orbit dari laman web Agensi Angkasa Eropah. Juga, inilah pautan ke artikel NASA mengenai Low Earth Orbit.

Kami juga telah merakam keseluruhan episod Astronomi Cast tentang Mengelilingi Sistem Suria. Dengarkan di sini, Episod 84: Mengelilingi Sistem Suria.

Sumber: