衛星軌道如何佔據?是否像停車位一樣先到先得?

有人提出「美國發展航天早,發射衛星時間早,因此已經佔據了最好的衛星位置。中國只能撿剩。」因此「中國衛星的軌道是高於美國衛星的,照相難度大得多」,是這樣的嗎?


僅針對問題進行回答,問題描述部分的內容等大神進一步補充。

衛星的軌道可以說是無限的,但是有價值的軌道,如地球靜止軌道,是有限的,在這些軌道上價值極高的點更是緊缺的。

樓上 @時國懷 的答案中的主要錯誤是拿衛星本身的尺寸去跟軌道長度對比,實際上即使在地球靜止軌道上的衛星也是存在軌道攝動的。為了保證頻率隔離、空間隔離,衛星間需要保持一定的安全距離。

由於地球形狀、太陽月球的引力、太陽光壓等等攝動影響,定位於赤道上空的衛星會發生東西漂移和南北漂移。[1]

地球靜止軌道衛星必須保持在高度約為 35800公里的赤道圓環上, 考慮到靜止衛星攝動運動規律,單顆靜止軌道衛星佔有赤道經度約pm 0. 1 度, 理論上最多有 1800 顆靜止軌道衛星, 因此, 靜止軌道定點經度是有限資源。特別是亞太地區和遠東地區軌位緊張的局面, 已經引起國際社會的關注, 部分赤道國家曾經對其上空靜止軌位提出主權要求, 但沒有得到大多數國家和組織的響應。[2]

隨著各國對地球靜止軌道的利用,靜止軌道衛星的數量急劇增加,造成了靜止軌道局部特別是熱點地區較為擁擠的現象。為了解決逐漸增加的靜止軌道衛星與有限的軌道弧段之間的矛盾,設計人員採用「多星共位」的方法來解決軌道資源緊張的問題,多星共位是指在通常僅放置一顆衛星的窗口內即經緯度±0.1°範圍之內保持兩顆或兩顆以上的衛星.[3]

2009 年 2 月 11 日美國的一顆通信衛星和俄羅斯的一顆氣象衛星在太空中的碰撞增加了人們對於衛星在太空安全的關注,尤其是對於太陽同步衛星的軌道,因為人類的大部分航天活動發生在這個區域,這個區域內的太空垃圾和衛星,都是最多的。文獻[28]指出在保持衛星的地面軌跡不變的情況下,通過施加法向控制力和徑向控制力可以將衛星的運行區域從一個線段擴展為一個薄壁區域,從而大大增加太陽同步衛星的安全性,可以將這種太陽同步軌道稱為偏置太陽同步軌道,它是一種非開普勒軌道。[4],[5](即提到的文獻28)

由上面的文獻可以看出,傳統衛星佔據的軌道窗口不僅像車位一樣,還嚴重緊缺。因此現在很多學者都在研究新的技術來增加車位(如偏置非開普勒軌道),或者更有效的利用車位(多星共位)。

[1] Emma P B. Algorithm for autonomous Longitude and eccentricity control for geostationary spacecraft. Journal of Guidance Control and Dynamics. 2003, 26(3):483-490

[2] Wauthier P., Franckon P., Laroche H..Co-location of six ASTRA satellites: Assessment after one year of operations [C].Proceedings of the 12th International Symlmaium on Space Flight Dynamics. ESOC. Darmstadt Germany. 1997:13-1

[3] 石善斌 靜止軌道多星共位技術研究[D], 解放軍信息工程大學測繪學院,2009

[4]馬 慶 甜 , 連續小推力衛星的幾種典型 非開普勒軌道設計[M],清華大學航空航天學院,2011

[5] Macdonald M and McKay R. Extension of the Sun-Synchronous orbit. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2010, 33(6):1935-1939


這個衛星軌道的確是先到先得。國際上有一個空間軌道分布協會協調空間軌道(好像是有這麼個機構,具體名字忘了)。但是被五大流氓控制(有也和沒有一樣),現在也就五大流氓有獨立的發射衛星和製造控制衛星的能力。


微博上看的吧?造謠的時候起碼要經過大腦思考一下啊。

不是這方面的專長,但很多資料隨手就能找到啊!!

人造衛星鏈接:

人造衛星

掃一眼,人類發射的總衛星數不超過5000顆吧,一個衛星按照50米直徑(衛星比這個小很多的!),夠繞地球一圈不?

不會算?赤道周長是4萬公里,50×5000=250000米=250公里。

所有衛星全運行在一個軌道都撞不上好嗎!

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對於不知道的事情,總有人喜歡憑藉直覺判斷,但請用數字說話。但太空確實跟地面停車位是不一樣的。

衛星軌道確實是先到先得,但太空很大,衛星很小

同一個軌道上的兩顆穩定的衛星,是不存在追尾的問題的,一旦衛星軌道確定,那麼它在軌道上的運行速度也是確定的。

衛星軌道也不是很越低越好,近地軌道(http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%91%E5%9C%B0%E8%BD%A8%E9%81%93)主要有拍照、軍事、氣象等衛星,但高度也並非定死的某個高度,300公里到2000公里的都有,軌道參數(如:近地點、遠地點、傾角等)也有很多選擇,軌道多的是,每條軌道上也可以放置很多衛星,所以根本不存在軌道被佔滿的一說。前面也算過了,所有衛星排到一個軌道上,都不可能佔滿所有位置,更別提軌道有那麼多種了。

現在最重要的軌道其實是地球同步軌道,因為這個軌道只有一條:

http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%90%8C%E6%AD%A5%E8%BD%A8%E9%81%93

地球同步軌道周期等於地球自轉周期,高度是35786公里,因為地球同步軌道只有一條,所以理論上它是可能被佔滿的,但這比題主說的軌道要高很多的,題主說的拍照衛星都是近地軌道,遠遠低於這個高度。地球同步軌道主要用於通信,很少有人在這個高度上進行拍照。

目前地球同步軌道的空位置還很多,並且理論上要佔滿同步軌道還是需要發射很多衛星的,但確實在某些位置上,「車位」還是比較緊張的,比如很少有人把同步軌道衛星定點到太平洋上,因為放那太浪費了,像亞洲上空則比較緊張一些,但就短時間內,還不存在佔滿的問題。

非要羅嗦這麼多,才有人肯認同嗎?

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關於一條軌道上能放多少顆衛星的問題,我補充一些。

首先,低軌道因為範圍很大,所以低軌道的位置問題幾乎不用考慮,但畢竟有些軌道是有交叉的,所以當衛星足夠多的時候,相撞的可能性是有的,而且也撞過,但對比汽車相撞的頻率,衛星相撞的事情還是比較少見的。

然後說同步軌道,因為同步軌道只有一條,所以「佔位」的情況就比較多了,但同步軌道上能放多少衛星的問題,至今都是沒有定數,因為確實不是做這方面的,不敢做肯定的回答,但我隱約記得,最早的時候,建議是同步軌道上每3度1顆,這樣就是120顆,後來變成1度1顆,也就是360顆。隨著航天技術的進步,能放的衛星個數肯定是越來越多。

如果人類真要是把地球同步軌道都塞滿,哪怕像這裡有人說的是1800顆,那麼僅僅發射這些衛星的太空垃圾都快把地球近地軌道佔滿了(數據:目前太空垃圾有十萬個左右,每個太空垃圾都實際佔有一條軌道)。

所以,這事情,暫時不用太擔心。


根據《無線電規則》,衛星頻率/軌道分配機制主要有兩類:一是協調法,即通過申報與協調的手段合法地「先登先佔」,即對於非規劃頻段的衛星頻率/軌道分配,需經過申報、協調和通知三個階段,以獲得所需要的衛星頻率/軌道,並且能得到國際保護;二是規劃法,即通過規劃的手段「平等」分配、規劃衛星業務資源,具體程序按《無線電規則》第5條、第9條及第11條的腳註,以及附錄30、30A及30B進行。從某種意義上說,是先到先得


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