Tài liệu Quỹ đạo vệ tinh

CHƯƠNG 2 CÁC QUỸ ĐẠO VỆ TINH ThS. Trần Bá Nhiệm Một số thuật ngữ Viễn điểm (Apogee): ha Cận điểm (Perigee): hp Đường nối các điểm cực (Line of apsides): La Một số thuật ngữ Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh Quỹ đạo vệ tinh Nút xuống Cận điểm Góc nghiêng Mặt phẳng xích đạo Nút lên Góc ngẩng/nâng của vệ tinh Góc ngẩng/nâng: Góc giữa đường trung tuyến của tín hiệu vệ tinh với tiếp tuyến bề mặt trái đất Góc ngẩng/nâng nhỏ nhất: Góc ngẩng/nâng tối thiểu để truyền thông với vệ tinh Quỹ đạo đồng hướng & ngược hướng Agumen cận điểm & Góc lên đúng của nút lên Độ dị thường • Độ dị thường trung bình (Mean anomaly): Độ dị thường trung bình M cho thấy giá trị trung bình vị trí góc của vệ tinh với tham chuẩn là cận điểm. Đối với quỹ đạo tròn M cho thấy vị trí góc của vệ tinh trên quỹ đạo. • Độ dị thường thật sự (True anomaly): Độ dị thường thực sự là góc từ cận điểm đến vệ tinh được đo tại tâm trái đất. Nó cho thấy vị trí góc của anten trên quỹ đạo phụ thuộc vào thời gian. Thí dụ về thông số vệ tinh • Số vệ tinh: 25338 • Năm kỷ nguyên (hai chữ số cuối cùng của năm): 00 • Ngày kỷ nguyên (ngày và ngày phân đoạn của năm): 223,79688452 • Đạo hàm thời gian bậc nhất của chuyển động trung bình (vòng quay trung bình/ngày): 0,000000307 • Góc nghiêng (độ): 98,6328 • Góc lên đúng của nút lên (độ): 251,5324 • Độ lệch tâm: 0,0011501 • Agumen cận điểm (độ) : 113,5534 • Độ dị thường trung bình (độ): 246,6853 • Chuyển động trung bình (vòng/ngày): 14,23304826 • Số vòng quay tại kỷ nguyên (vòng quay/ngày): 11663 Link budget  Các yếu tố như độ suy dần hoặc 2 năng lượng nhận được có thể xác L   4 r f   c  định nhờ 4 tham số: • Năng lượng gửi • Độ khuếch đại của antenna gửi (gain of sending antenna) • Khoảng cách giữa bên gửi và bên nhận • Độ khuếch đại của antenna nhận (gain of receiving antenna) L: mất mát f: tần số sóng mang r: khoảng cách c: tốc độ ánh sáng Link budget  Các vấn đề ảnh hưởng • Độ mạnh khác nhau của tín hiệu nhận được do vấn đề lan truyền đa đường • Sự gián đoạn vì tín hiệu bị che khuất (không thuộc LOS)  Các giải pháp • Link margin để hạn chế sự phân hóa độ mạnh của tín hiệu • Dùng một vài vệ tinh tại cùng thời điểm sẽ tiết kiệm năng lượng gửi Một số công thức liên quan  Biểu thức định luật vạn vật hấp dẫn: M 1M F G 2 r 2  Công thức gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều: a ht  v r 2  4 T 2 2 r Hình ảnh hệ mặt trời Hình ảnh hệ mặt trời JONHANNES KEPLE (1571 – 1630 nhà thiên văn học người Đức) Sơ lược lịch sử Thiên văn học là ngành nghiên cứu các vật thể trong vũ trụ Thuyết địa tâm của Ptôlêmê: Coi Trái đất là trung tâm vũ trụ Thuyết nhật tâm của Cô-pec-níc (1543): • Mặt trời là trung tâm vũ trụ, Trái đất và các hành tinh khác quay quanh Mặt trời  Quy luật chuyển động của các hành tinh tuân theo ba định luật Keple Elip MF1 + MF2 = 2a = hằng số Độ lệch tâm e: = Bán trục nhỏ − M b F1 F2 O a Tiêu điểm Bán trục lớn 2. CÁC ĐỊNH LUẬT Kêp-ple Định luật Keple 1 Định luật Kepler thứ nhất phát biểu rằng đường chuyển động của một vệ tinh xung quanh vật thể sơ cấp sẽ là một hình elip. Mặt trời Định luật Keple 2 Đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành tinh bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau trên mặt phẳng quỹ đạo của nó. C B ∆t s1 A S2 ∆t D S3 M ∆t N Hệ quả định luật Keple 2 Khi đi gần Mặt trời, hành tinh có vận tốc lớn; khi đi xa Mặt trời, hành tinh có vận tốc nhỏ C B ∆t s1 A S2 ∆t D S3 M ∆t N Định luật Keple 3 Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt trời 3 1 2 1 3 3 2 2 2 ai a a   ...  2  ... T T Ti Đối với hai hành tinh bất kì ta có: 3  a1   T1        a2   T2  2