भूकेन्द्रित कक्षा
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एक भूकेन्द्रित कक्षा, पृथ्वी-केन्द्रित कक्षा, या पृथ्वी कक्षा में पृथ्वी की परिक्रमा करने वाली कोई भी वस्तु सम्मिलित होती है, जैसे चंद्रमा या कृत्रिम उपग्रह हैं। 1997 में, नासा ने अनुमान लगाया कि लगभग 2,465 कृत्रिम उपग्रह पेलोड पृथ्वी की परिक्रमा कर रहे थे और 6,216 अंतरिक्ष मलबे के टुकड़े थे, जैसा कि गोडार्ड अंतरिक्ष उड़ान केंद्र द्वारा ट्रैक किया गया था।[1] पहले लॉन्च की गई 16,291 से अधिक वस्तुएं पृथ्वी के वायुमंडल में कक्षीय क्षय से पारित हो चुकी है और पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश कर चुकी हैं।[1]
एक अंतरिक्ष यान कक्षा में तब प्रवेश करता है जब गुरुत्वाकर्षण के कारण उसका अभिकेन्द्रीय बल त्वरण उसके वेग के क्षैतिज घटक के कारण केन्द्रापसारक बल त्वरण से कम या उसके समान होता है। पृथ्वी की निचली कक्षा के लिए, यह वेग लगभग 7,800 m/s (28,100 km/h; 17,400 mph) है ;[2] इसके विपरीत, 1967 में उत्तरी अमेरिकी X-15 द्वारा अब तक उपलब्ध की गई सबसे तेज चालक दल वाले हवाई जहाज की गति (अंतरिक्ष यान को कक्षा से हटाकर उपलब्ध की गई गति को छोड़कर) 2,200 m/s (7,900 km/h; 4,900 mph) थी।[3] 600 km (370 mi) की ऊँचाई पर पृथ्वी की कक्षीय गति तक पहुँचने के लिए आवश्यक ऊर्जा लगभग 36 मेगाजूल/किग्रा है, जो कि संबंधित ऊंचाई पर चढ़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा का छह गुना है।[4]
2,000 km (1,200 mi) से नीचे की परिधि वाले अंतरिक्ष यान पृथ्वी के वायुमंडल से खींचे जाने के अधीन हैं,[5] जिससे कक्षीय ऊँचाई कम हो जाती है। कक्षीय क्षय की दर उपग्रह के अनुप्रस्थ काट क्षेत्र और द्रव्यमान के साथ-साथ ऊपरी वायुमंडल के वायु घनत्व में भिन्नता पर निर्भर करती है। 300 km (190 mi) से नीचे, जीवनकाल को दिनों में मापने के साथ क्षय अधिक तीव्र हो जाता है। एक बार जब उपग्रह 180 km (110 mi) तक उतर जाता है, तो उसके पास वायुमंडल में वाष्पीकृत होने के लिए केवल कुछ घंटे होते हैं।[6] पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से पूरी तरह मुक्त होने और अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में जाने के लिए आवश्यक पलायन वेग लगभग 11,200 m/s (40,300 km/h; 25,100 mph) है।[7]
शब्दों और अवधारणाओं की सूची
- ऊंचाई
- जैसा कि यहां उपयोग किया गया है, पृथ्वी के महासागरों की औसत सतह से ऊपर किसी वस्तु की ऊंचाई।
- एनालेम्मा
- खगोल विज्ञान में एक शब्द जिसका उपयोग एक वर्ष के समय खगोलीय मंडल पर सूर्य की स्थिति का आलेख का वर्णन करने के लिए किया जाता है। आकृति-आठ से बिल्कुल समान है।
- अपोजी
- वह सबसे दूर बिंदु है जहां कोई उपग्रह या खगोलीय पिंड पृथ्वी से जा सकता है, जिस पर कक्षीय वेग न्यूनतम होगा।
- उत्केंद्रता
- यह मापता है एक कक्षा एक पूर्ण वृत्त से कितना विचलित होती है। विलक्षणता को सभी दीर्घवृत्तीय कक्षाओं, परवलयिक और अतिपरवलयिक प्रक्षेपवक्र के लिए दृढता से परिभाषित किया गया है।
- निरक्षीय समतल
- जैसा कि यहां प्रयोग किया गया है, पृथ्वी पर भूमध्य रेखा से आकाशीय क्षेत्र तक फैला हुआ एक काल्पनिक समतल है।
- पलायन वेग
- जैसा कि यहां उपयोग किया गया है, प्रणोदन के बिना किसी वस्तु को पृथ्वी से अनिश्चित काल तक दूर जाने के लिए न्यूनतम वेग की आवश्यकता होती है। इस वेग से एक वस्तु एक परवलयिक प्रक्षेपवक्र में प्रवेश करेगी; इस वेग के ऊपर यह एक अतिशयोक्तिपूर्ण प्रक्षेपवक्र में प्रवेश करता है।
- आवेग (भौतिकी)
- किसी बल का उस समय का अभिन्न अंग जिसके समय वह कार्य करता है। (N·sec or lb * sec) में मापा जाता है।
- प्रवृति
- एक संदर्भ तल और दूसरे तल (गणित) या अक्ष के मध्य का कोण है। यहां चर्चा किए गए अर्थ में संदर्भ तल पृथ्वी का भूमध्यरेखीय तल है।
आकाश में एक काल्पनिक चाप जैसा कि पृथ्वी की सतह पर किसी भी स्थान से देखा जाता है।
- कक्षीय विशेषताएँ
- उस कक्षा को विशिष्ट रूप से निर्दिष्ट करने के लिए आवश्यक केप्लरियन तत्वों के मापदंडों की आवश्यकता थी।
- कक्षीय अवधि
- जैसा कि यहां परिभाषित किया गया है, एक उपग्रह को पृथ्वी के चारों ओर एक पूर्ण कक्षा बनाने में लगने वाला समय है।
- पेरिगी
- पृथ्वी से किसी उपग्रह या खगोलीय पिंड का निकटतम दृष्टिकोण बिंदु है, जिस पर कक्षीय वेग अपने अधिकतम पर होता है।
- नाक्षत्र दिवस
- किसी खगोलीय वस्तु को 360° घूमने में लगने वाला समय है। पृथ्वी के लिए यह: 23 घंटे, 56 मिनट, 4.091 सेकंड है।
- सौर समय
- जैसा कि यहां उपयोग किया जाता है, स्थानीय समय धूपघड़ी द्वारा मापा जाता है।
- वेग
- किसी वस्तु की एक विशेष दिशा में गति है। वेग को एक वेक्टर (ज्यामितीय) के रूप में परिभाषित किया गया है, इसे परिभाषित करने के लिए गति और दिशा दोनों की आवश्यकता होती है।
प्रकार
निम्नलिखित विभिन्न भूकेन्द्रित कक्षा वर्गीकरणों की एक सूची है।
ऊंचाई वर्गीकरण
निम्न (सियान) और मध्यम (पीला) पृथ्वी कक्षा क्षेत्र पैमाने पर हैं। काली असतत रेखा भू-तुल्यकालिक कक्षा है। हरे रंग की असतत रेखा जीपीएस उपग्रहों के लिए उपयोग की जाने वाली 20,230 किमी की कक्षा है।
- निम्न पृथ्वी कक्षा (एलईओ)
- भूकेन्द्रित कक्षाएँ औसत समुद्र तल से 160 किलोमीटर (100 वैधानिक मील) से 2,000 kilometres (1,200 mi) की ऊँचाई तक होती हैं। 160 किमी पर, एक क्रांति में लगभग 90 मिनट लगते हैं, और दीर्घवृत्तीय कक्षीय गति 8,000 metres per second (26,000 ft/s) होती हैं।
- मध्यम पृथ्वी कक्षा (एमईओ)
- 2,000 kilometres (1,200 mi) और भू-तुल्यकालिक कक्षा की ऊंचाई 35,786 kilometres (22,236 mi) के मध्य की ऊंचाई वाली भूकेन्द्रित कक्षाएँ हैं।
- भूतुल्यकाली कक्षा (जिईओ)
- 35,786 kilometres (22,236 mi) की ऊँचाई के साथ भूकेन्द्रित वृत्ताकार कक्षा हैं। कक्षा की अवधि पृथ्वी की घूर्णन अवधि के अनुरूप होते हुए, एक नाक्षत्र दिवस के समान होती है। गति लगभग 3,000 metres per second (9,800 ft/s) हैं।
- उच्च पृथ्वी कक्षा (एचईओ)
- भू-केंद्रित कक्षाएँ जिनकी ऊंचाई भू-समकालिक कक्षा की तुलना में अपोजी पर अधिक होती है। उच्च पृथ्वी कक्षा का एक विशेष कारक अत्यधिक दीर्घवृत्तीय कक्षा है, जहां उपभू पर ऊंचाई 2,000 kilometres (1,200 mi) से कम है।[8]
आनति वर्गीकरण
- आनति कक्षा
- एक कक्षा जिसका भूमध्यरेखीय तल के संदर्भ में आनति 0 नहीं है।
- ध्रुवीय कक्षा
- एक उपग्रह जो प्रत्येक परिक्रमण पर ग्रह के दोनों ध्रुवों के ऊपर या लगभग ऊपर से पारित होता है। इसलिए इसका आनति 90 डिग्री (कोण) सेकेंड का (या बहुत पास) है।
- ध्रुवीय सूर्य तुल्यकालिक कक्षा
- एक लगभग ध्रुवीय कक्षा जो प्रत्येक उत्तीर्ण (अंतरिक्ष उड़ान) पर एक ही स्थानीय समय पर भूमध्य रेखा से पारित होती है। छवि लेने वाले उपग्रहों के लिए उपयोगी क्योंकि प्रत्येक उत्तीर्ण पर छाया समान होती है।
विलक्षणता वर्गीकरण
- वृत्ताकार कक्षा
- एक कक्षा जिसकी विलक्षणता 0 है और जिसका पथ एक वृत्त का अनुरेखण करता है।
- दीर्घवृत्तीय कक्षा
- 0 से अधिक और 1 से कम कक्षीय उत्केंद्रता वाली एक कक्षा जिसकी कक्षा एक दीर्घवृत्त के पथ का अनुसरण करती है।
- होहमैन स्थानांतरण कक्षा
- एक कक्षीय युद्धाभ्यास जो दो इंजन आवेगों (भौतिकी) का उपयोग करके एक अंतरिक्ष यान को एक दीर्घवृत्तीय कक्षा से दूसरे में ले जाती है। इस युद्धाभ्यास का नामवाल्टर होहमान के नाम पर रखा गया था।
- भूतुल्यकालिक स्थानांतरण कक्षा (जीटीओ)
- एक भूकेन्द्रित-दीर्घवृत्तीय कक्षा जहां उपभू निम्न पृथ्वी कक्षा (एलईओ) की ऊंचाई पर है और अपभू एक भूतुल्यकाली कक्षा की ऊंचाई पर है।
- अत्यधिक दीर्घवृत्तीय कक्षा (एचईओ)
- 35,786 किमी से ऊपर अपभू और निम्न उपभू (लगभग 1,000 किमी) के साथ भूकेन्द्रित कक्षा जिसके परिणामस्वरूप अपभू के निकट लंबे समय तक रुकना पड़ता है।
- मोलनिया कक्षा
- 63.4° के आनति के साथ एक अत्यधिक दीर्घवृत्तीय कक्षा और एक नाक्षत्र दिवस के ½ की कक्षीय अवधि (लगभग 12 घंटे) है। ऐसा उपग्रह अपना अधिकांश समय पृथ्वी के एक निर्दिष्ट क्षेत्र पर व्यतीत करता है।
- टुंड्रा कक्षा
- 63.4° के आनति के साथ एक अत्यधिक दीर्घवृत्तीय कक्षा और एक नाक्षत्र दिवस (लगभग 24 घंटे) की कक्षीय अवधि है। ऐसा उपग्रह अपना अधिकांश समय पृथ्वी के एक निर्दिष्ट क्षेत्र पर व्यतीत करता है।
- अतिशयोक्तिपूर्ण प्रक्षेपवक्र
- 1 से अधिक विलक्षणता वाली एक कक्षा है। वस्तु का वेग पलायन वेग से कुछ अधिक मान तक पहुँच जाता है, इसलिए यह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण कर्षण से बच जाएगा और एक वेग (पृथ्वी के सापेक्ष) के साथ कुछ सीमित मान तक कम होते हुए अनंत काल तक यात्रा करता रहेगा, जिसे अतिशयोक्तिपूर्ण अतिरिक्त वेग के रूप में जाना जाता है।
- पलायन प्रक्षेपवक्र
- इस प्रक्षेपवक्र का उपयोग पृथ्वी से दूर एक अंतरग्रहीय जांच को लॉन्च करने के लिए किया जाना चाहिए, क्योंकि पलायन वेग की अधिकता पृथ्वी की तुलना में इसकी सूर्यकेंद्रित कक्षा को बदल देती है।
- कैप्चर प्रक्षेपवक्र
- यह पलायन प्रक्षेप पथ की दर्पण छवि है; पर्याप्त गति से यात्रा करने वाली एक वस्तु, जिसका लक्ष्य सीधे पृथ्वी पर न हो, उसकी ओर बढ़ेगी और गति करती है। इसे कक्षा में स्थापित करने के लिए धीमी गति से चलने वाले इंजन आवेग की अनुपस्थिति में यह पेरीएप्सिस के बाद भागने के प्रक्षेप पथ का अनुसरण करता है।
- परवलयिक प्रक्षेपवक्र
- एक "कक्षा" जिसकी विलक्षणता यथार्थत: 1 है। वस्तु का वेग पलायन वेग के समान होता है, इसलिए यह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से बच जाएगा और 0 तक कम होने वाले वेग (पृथ्वी के सापेक्ष) के साथ यात्रा करना जारी रखता है। इस वेग के साथ पृथ्वी से प्रक्षेपित एक अंतरिक्ष यान इससे कुछ दूरी तक यात्रा करेगा, लेकिन सूर्य के चारों ओर उसी सूर्यकेन्द्रित कक्षा में उसका अनुसरण करता है। यह संभव है, लेकिन इसकी संभावना नहीं है कि पृथ्वी की ओर आने वाली कोई वस्तु परवलयिक कैप्चर प्रक्षेपवक्र का अनुसरण कर सकती है, लेकिन गति और दिशा परिशुद्ध होनी चाहिए।
दिशात्मक वर्गीकरण
- प्रोग्रेड कक्षा
- एक कक्षा जिसमें भूमध्यरेखीय तल पर वस्तु का प्रक्षेपण पृथ्वी के घूर्णन के समान दिशा में पृथ्वी के चारों ओर घूमता है।
- प्रतिगामी कक्षा
- एक कक्षा जिसमें भूमध्यरेखीय तल पर वस्तु का प्रक्षेपण पृथ्वी के घूर्णन की विपरीत दिशा में पृथ्वी के चारों ओर घूमता है।
भूतुल्यकालिक वर्गीकरण
- अर्ध-समकालिक कक्षा (एसएसओ)
- 20,200 km (12,600 mi) की ऊंचाई वाली एक कक्षा और लगभग 12 घंटे की एक कक्षीय अवधि है।
- भूतुल्यकाली कक्षा (जीईओ)
- 35,786 km (22,236 mi) की ऊँचाई वाली कक्षाएँ है। ऐसा उपग्रह आकाश में एक एनालेम्मा (चित्र 8) का पता लगाएगा।
- भूस्थैतिक कक्षा (जीएसओ)
- शून्य के आनति के साथ एक भूतुल्यकाली कक्षा है। ज़मीन पर उपस्तिथ प्रेक्षक को यह उपग्रह आकाश में एक निश्चित बिंदु के रूप में दिखाई देता है।
- क्लार्क कक्षा
- भूस्थैतिक कक्षा का दूसरा नाम है। लेखक आर्थर सी. क्लार्क के नाम पर रखा गया है।
- पृथ्वी कक्षीय लाइब्रेशन बिंदु
- पृथ्वी की परिक्रमा करने वाली वस्तुओं के लिए लाइब्रेशन बिंदु 105 डिग्री पश्चिम और 75 डिग्री पूर्व में हैं। इन दोनों बिंदुओं पर 160 से अधिक उपग्रह एकत्रित हैं।[9]
- सुपरसिंक्रोनस कक्षा
- जीएसओ/जीईओ के ऊपर एक निपटान/भंडारण कक्षा हैं। उपग्रह पश्चिम की ओर प्रवाहित होता है।
- उपतुल्यकालिक कक्षा
- एक बहाव कक्षा जीएसओ/जीईओ के पास लेकिन नीचे है। उपग्रह पूर्व की ओर प्रवाहित होते है।
- कब्रिस्तान कक्षा, निपटान कक्षा, जंक कक्षा
- भू-समकालिक से कुछ सौ किलोमीटर ऊपर की कक्षा जिसमें उपग्रहों को उनके संचालन के अंत में ले जाया जाता है।
विशेष वर्गीकरण
- सूर्य-तुल्यकालिक कक्षा
- एक कक्षा जो ऊंचाई और आनति को इस तरह से जोड़ती है कि उपग्रह उसी स्थानीय सौर समय में ग्रह की सतह के किसी भी बिंदु से पारित होता है। ऐसी कक्षा एक उपग्रह को निरंतर सूर्य के प्रकाश में रख सकती है और प्रतिबिंबन, जासूसी और मौसम उपग्रहों के लिए उपयोगी है।
- चंद्रमा की कक्षा
- पृथ्वी के चंद्रमा के कक्षीय विशेषताएँ है। 384,403 kilometres (238,857 mi) की औसत ऊंचाई, दीर्घवृत्तीय-आनति वाली कक्षा है।
गैर-भूकेंद्रित वर्गीकरण
- हॉर्सशू कक्षा
- एक कक्षा जो जमीनी पर्यवेक्षक को किसी ग्रह की परिक्रमा करती हुई प्रतीत होती है लेकिन वास्तव में उसके साथ सह-कक्षा में होती है। क्षुद्रग्रह 3753 (क्रुथने) और 2002 AA29 देखें।
- उप-कक्षीय उड़ान
- एक प्रक्षेपण जहां एक अंतरिक्ष यान कक्षा की ऊंचाई तक पहुंचता है लेकिन इसे बनाए रखने के लिए वेग का अभाव होता है।
Tangential velocities at altitude
| Orbit | Center-to-center distance |
Altitude above the Earth's surface |
Speed | Orbital period | Specific orbital energy |
|---|---|---|---|---|---|
| Earth's own rotation at surface (for comparison— not an orbit) | 6,378 km | 0 km | 465.1 m/s (1,674 km/h or 1,040 mph) | 23 h 56 min 4.09 sec | −62.6 MJ/kg |
| Orbiting at Earth's surface (equator) theoretical | 6,378 km | 0 km | 7.9 km/s (28,440 km/h or 17,672 mph) | 1 h 24 min 18 sec | −31.2 MJ/kg |
| Low Earth orbit | 6,600–8,400 km | 200–2,000 km |
|
1 h 29 min – 2 h 8 min | −29.8 MJ/kg |
| Molniya orbit | 6,900–46,300 km | 500–39,900 km | 1.5–10.0 km/s (5,400–36,000 km/h or 3,335–22,370 mph) respectively | 11 h 58 min | −4.7 MJ/kg |
| Geostationary | 42,000 km | 35,786 km | 3.1 km/s (11,600 km/h or 6,935 mph) | 23 h 56 min 4.09 sec | −4.6 MJ/kg |
| Orbit of the Moon | 363,000–406,000 km | 357,000–399,000 km | 0.97–1.08 km/s (3,492–3,888 km/h or 2,170–2,416 mph) respectively | 27.27 days | −0.5 MJ/kg |
यह भी देखें
- पृथ्वी की कक्षा
- कक्षाओं की सूची
- कक्षीय यांत्रिकी
- खगोलीय मंडल
- सूर्यकेन्द्रित कक्षा
- एरियोसिंक्रोनस कक्षा
- अस्थिर कक्षा
- पलायन वेग
- उपग्रह
- उपग्रह पर्यवेक्षण
- अंतरिक्ष केन्द्र
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 "Satellite Situation Report, 1997". NASA Goddard Space Flight Center. 2000-02-01. Archived from the original on 2006-08-23. Retrieved 2006-09-10.
- ↑ Hill, James V. H. (April 1999), "Getting to Low Earth Orbit", Space Future, archived from the original on 2012-03-19, retrieved 2012-03-18.
- ↑ Shiner, Linda (November 1, 2007), X-15 Walkaround, Air & Space Magazine, retrieved 2009-06-19.
- ↑ Dimotakis, P.; et al. (October 1999), 100 lbs to Low Earth Orbit (LEO): Small-Payload Launch Options, The Mitre Corporation, pp. 1–39, archived from the original on 2017-08-29, retrieved 2012-01-21.
- ↑ Ghosh, S. N. (2000), Atmospheric Science and Environment, Allied Publishers, pp. 47–48, ISBN 978-8177640434
- ↑ Kennewell, John; McDonald, Andrew (2011), Satellite Lifetimes and Solar Activity, Commonwealth of Australia Bureau of Weather, Space Weather Branch, archived from the original on 2011-12-28, retrieved 2011-12-31.
- ↑ Williams, David R. (November 17, 2010), "Earth Fact Sheet", Lunar & Planetary Science, NASA, archived from the original on October 30, 2010, retrieved 2012-05-10.
- ↑ Definitions of geocentric orbits from the Goddard Space Flight Center Archived May 27, 2010, at the Wayback Machine
- ↑ Out-of-Control Satellite Threatens Other Nearby Spacecraft, by Peter B. de Selding, SPACE.com, 5/3/10. Archived May 5, 2010, at the Wayback Machine
बाहरी संबंध
- Orbital speed
- Medium Earth Orbit
- NASA.gov Archived 2015-05-04 at the Wayback Machine
- More Moons Around Earth? Its Not So Loony (archived 21 February 2010)
- Near-Earth asteroid 3753 Cruithne – Earth's curious companion
- Earth coorbital asteroid 2002 AA29
Gravitational orbits | |||||||||
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| Orbital mechanics |
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| Applications | |||||||
| Human spaceflight |
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| Spacecraft | |||||||
| Destinations | |||||||
| Space launch | |||||||
| Ground segment | |||||||
