為什麼同步軌道衛星發射一般在低緯度發射場執行,但太陽同步軌道衛星的發射一般在高緯度發射場?

低緯度發射場好理解,充分利用地球自轉速度,但為啥太陽同步軌道衛星(比如遙感衛星)一般都要在緯度比較高的發射場發射?


謝邀

這兩種都是同步軌道,一個叫做地球同步軌道,一個叫做太陽同步軌道。

看看兩個的區別,

地球同步軌道:跟地球自轉始終同步,意味著從地球上任何一點看這顆衛星,它都是相對靜止的。所以這顆衛星必須圍繞地球的軌道周期精準等於地球自轉的一天,且運行方向與地球完全一致(自西向東)。那麼它的軌道高度就嚴格固定,必須是35786千米(軌道半徑是42164千米),一般都固定在赤道上空,所以傾角一般是0度。(當然也有傾斜的,比如北斗的幾顆衛星,但這裡不做討論)。

太陽同步軌道:不存在跟上太陽自轉的說法(太陽是全空間輻射太陽光的)。這個軌道可以簡單理解為跟上太陽時的腳步,太陽時可等同於咱們平常用的協調世界時,再簡單理解一點:衛星通過地面某點的當地時間永遠是相同的。比如,通過北京的時間永遠是新聞聯播播出的時間(七點)。這是利用了軌道進動的特點,通過設計軌道高度與傾角的組合,可以實現軌道在一年內正好進動360度。

公式就不列出了。可以看到,在各種軌道高度下,一般情況的太陽同步軌道傾角是97-102度之間。

0度是沿著赤道方向自西向東,90度是沿著兩極南北運動(極軌道),大於90就是妥妥的逆行了(從赤道來看自東向西運動)。

好了,背景已知,咱們開始分析:

1. 緯度因素帶來的慣性速度因素

緯度越低越靠近赤道跟隨地球自轉帶來的速度就越大,這個差距很大,比如在赤道上的自轉速度約為466米每秒,到了30度緯度就只有403米每秒了,到了60度就只有233米每秒了。所以這樣對於兩種衛星的影響是:

地球同步軌道:發射場緯度越低,直接自西向東發射,火箭就能最大限度獲得初始的慣性速度,大大節省燃料。文昌(海南)比酒泉(甘肅)可能要節省10%以上火箭燃料,在航天里不要低估10%的作用,會直接影響整個火箭系統的設計。反之,同樣的火箭,在更低緯度同樣的火箭能發射更強大更重的衛星。

太陽同步軌道:由於軌道自東向西逆行,緯度越高,自轉帶來的速度就越低,火箭發射需要克服掉的速度就越低,也是更節省燃料。

2. 緯度因素帶來的入軌難度

緯度是什麼?就是當地與地心形成的切面與赤道的夾角,而軌道傾角則是軌道平面與赤道的夾角,那麼這兩個面越契合,發射時難度就越低。畢竟,對於航天器或火箭機動,改變軌道傾角的難度和消耗的燃料是最大的。

因此,

地球同步軌道:越靠近赤道(緯度越小),就越容易飛到目標的0度軌道;
太陽同步軌道:約遠離赤道(緯度越大),飛到目標逆行軌道的難度越低;

所以,美國的范德堡空軍基地,常年發射逆行的太陽同步軌道;而佛羅里達的卡納爾維拉爾角,則常年發射地球同步軌道;

范德堡空軍基地:緯度高更靠北,且靠近太平洋(逆行自東向西飛,火箭殘留落入大海)
卡納爾維拉爾角:緯度低更靠南,且靠近大西洋(正向自西向東飛,火箭殘留落入大海)

所以以後看文昌和其他發射場的區別:文昌將會是未來發射地球同步衛星的主發射場,而酒泉和太原就會有更多的太陽同步衛星發射任務。


太陽同步軌道是逆行軌道,軌道傾角大於90度,發射時火箭要克服地球自轉賦予的初始速度,自然是這個速度越小越好。
當然如果沒有高緯度發射場就只能認了,損失點運力。


和地球同步軌道是在赤道正上方不同,太陽同步軌道衛星大致是南北方向繞地球旋轉。而太陽同步軌道的目標是讓衛星在通過赤道時,下方地面的地方時永遠是同一個時間。(顯然,它在一天(太陽日)時間之內繞地球整數圈。)換個說法,衛星的軌道面永遠和地日連線成一個固定的角度

所以很顯然,這個軌道不能跟著地球自轉而轉動(進動),而是應該跟著地球公轉而轉動,每一年轉一圈。所以就不但是用不到自轉,反而是要降低地球自轉速度的影響了。緯度越低地球自轉速度越高,那就很明顯,較高緯度的發射場更為有利。

再加上典型的太陽同步軌道是逆行的……


沒有必然關係吧?碰巧的啦
只是為了殘骸墜落區域無人才會在不同發射場


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