近地轨道(Low-earth orbit)又称低地球轨道 ,是指航天器距离地面高度较低的轨道。近地轨道没有公认的严格定义。一般轨道高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。
当 卫星 轨道高度低于160千米时,由于大气阻力的作用,飞行器会急剧下降,并坠入大气层,因此低地球轨道通常在160千米以上。低地球轨道卫星的在轨运行速度通常在7~8千米/秒,绕地运行一周的时间通常在90~130分钟。低地球轨道容易受大气阻力 摄动 的影响,导致卫星轨道不断降低、变圆,因此卫星需携带额外的燃料修正轨道的衰减,例如运行在高度约394千米的中国天宫2号空间实验室受到大气阻力的作用,轨道会逐步衰减;低地球轨道对地运动速度较快,单颗卫星的可视时间较短,用户在通信过程中会经历频繁的卫星间和波束间的切换。
近地轨道主要用于对地观测 卫星 、通信卫星、部分导航卫星以及 国际空间站 (ISS)和 天宫二号 等。对地观测 卫星 如海洋卫星、地球环境卫星及气象卫星;通信卫星如全球星 通信系统 (Globalstar);导航卫星如子午卫星系统。
轨道环境
辐射环境
能够到达近地轨道的银河宇宙射线(GCR)粒子几乎包括了 元素周期表 的所有 原子 的核和 电子 ,而前28个元素是低轨道辐射的主要组成部分。其中 丰度 最大的是 质子 ,约为85%;其次是α粒子,约为14%;其余为 重离子 。当发生 太阳质子事件 时,会有大量高能 带电粒子 进入近地轨道,其中绝大部分是质子,其次是α粒子及少量重离子和电子。带电粒子的能量范围一般在10~10 5 MeV。
太空垃圾
太空垃圾就是空间碎片,是人类空间活动的产物,包括完成任务的火箭箭体和卫星本体、火箭的喷射物、在执行航天任务过程中的抛弃物、空间物体之间的碰撞产生的碎块等,是空间环境的主要污染源。大多数太空垃圾都身处距离 地球 表面322公里至483公里高的低 地球轨道 上,而在位于逾3.2万公里高的 地球同步轨道 上,有数百万块太空碎片,其中包括被遗弃的 宇宙飞船 和失灵的 卫星 、脱落的火箭外壳、 太空舱 碰撞和对接过程中产生的金属碎片、 螺丝螺母 和 螺栓 、丢落的工具、冻结的火箭燃料块等。
美国航空航天局 2004年的一份报告显示, 俄罗斯 是太空垃圾的最大来源国,其次是美国。俄罗斯“和平”号空间站虽为人类 太空探索 作出过重大贡献,但也在运行过程中产生了200多包垃圾。1965年, 美国 第一位太空行走者 怀特 在他第一次进行太空行走时掉了一副备用手套。从那时开始,宇航员已经由于不小心而在环绕地球的太空轨道中丢下了近10万件不同寻常的太空垃圾。由于空间碎片与航天器之间的相对速度很大,一般为每秒几千米至几万米,因此,两者即使是轻微碰撞,也会造成航天器的重大损坏。一块仅有阿司匹林药片大的残骸就能将 人造卫星 撞成“残废”。
使用情况
低 地球轨道 主要用于对地观测 卫星 、通信卫星、部分导航卫星以及 空间站 等。
对地观测卫星,如CHAMP、GRACE、GOCE等重力卫星,Topex/Poseidon、Jason系列、海洋系列等海洋卫星,Landsat系列、资源系列等地球环境卫星,以及NOAA、风云系列等气象卫星。
通信卫星,如铱[yī]星系统(Iridium)、全球星通信系统(Globalstar)和轨道通信系统(Orbcomm)等。
导航卫星,如子午卫星系统(Transit,被GPS系统代替)。
中国用长征一号、 风暴一号 两种 运载火箭 发射的科学技术试验卫星,用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的返回式遥感卫星以及用长征二号F运载火箭发射的神舟号飞船、天宫1号目标飞行器、天宫2号空间实验室,以及使用长征4号甲和长征4号乙运载火箭发射的风云1号气象卫星等,都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运行的。通过长征三号甲运载火箭发射的北斗导航试验 卫星 也是被送入近地轨道。
相关轨道
中 地球轨道 (MEO): 距地面约1200 - 36000公里的圆轨道。
地球同步轨道 (GEO) : 距地面约36000公里的圆轨道。 其特点有:卫星的运行方向与 地球 自转方向相同,运行轨道为位于地球 赤道 平面上的圆形轨道,运行周期与地球自转一周( 恒星日 )的时间 相等 ,即23小时56分4秒,卫星在轨道上的绕行速度等于地球自转的 角速度 。
地球静止轨道 (GSO): 轨道倾角 为0度的地球同步轨道。
地球同步转移轨道 (GTO):距地面 近地点 约200公里, 远地点 约36000公里的 椭圆轨道 。
太阳同步轨道 (SSO): 卫星 的 轨道平面 和太阳始终保持相对固定的取向, 轨道倾角 (轨道平面与赤道平面的夹角)接近90度,卫星飞行时经过两极附近,距地面约800公里的圆轨道。