Элементы орбиты. Часть 1
Воспроизведите известные орбиты
Вы будете менять орбиты спутников в симуляторе и наблюдать, за что отвечает каждый элемент орбиты.
Результат работы: для каждого выполненного задания сделайте 1–3 скриншота. На них должны быть видны орбита и введённые параметры.
Инструкция по HyperEdit
Как загрузить задание
- В главном меню нажмите Start Game.
- Выберите Continue Saved.
- Откройте сохранение «ЛКШ».
- Нажмите Alt+F9.
- Выберите нужное задание в открывшемся списке.
Если Alt+F9 не срабатывает
На ноутбуке функциональные клавиши могут управлять яркостью и звуком. Попробуйте сочетание Fn+Alt+F9.
Как открыть редактор орбит
- На экране космического центра откройте Станцию
слежения:
- нажмите на её здание; или
- выберите слева шестой значок сверху — иконку антенны.
- В Станции слежения нажмите кнопку H в правом нижнем углу.
- В HyperEdit выберите Orbit Editor.
- Если вверху написано
Currently Editing <none>, нажмите Select. - Выберите спутник, орбиту которого хотите изменить.
Перед каждым новым заданием проверяйте поле Currently Editing. Иначе можно случайно изменить уже готовый спутник.
Режимы редактора
Simple позволяет выбрать небесное тело и задать высоту круговой орбиты над его поверхностью.
Complex позволяет ввести все элементы орбиты:
| Поле HyperEdit | Что означает | Единицы |
|---|---|---|
| Inclination | наклонение i | градусы |
| Eccentricity | эксцентриситет e | без единиц |
| Semi-major axis | большая полуось a, отсчитанная от центра Земли | метры |
| Lon. of asc. node | долгота восходящего узла Ω | градусы |
| Argument of periapsis | аргумент перицентра ω | градусы |
| Mean anomaly at epoch | положение спутника на орбите M | радианы |
| Epoch | начальный момент для средней аномалии | секунды |
В стандартном HyperEdit полный оборот средней аномалии равен 2π ≈ 6.283. Остальные углы задаются в градусах.
Graphical позволяет менять те же параметры ползунками. Двигайте один ползунок за раз и наблюдайте, как меняется орбита.
Как не перепутать высоту и большую полуось
Высоту отсчитывают от поверхности Земли, а большую полуось — от её центра.
Для круговой орбиты:
a = R⊕ + h
В учебных расчётах примите R⊕ = 6371 км. Если в задании уже дана большая полуось в километрах, прибавлять радиус Земли не нужно. Умножьте значение на 1000, чтобы получить метры.
Примеры:
- высота 440 км → a = 6371 + 440 = 6811 км = 6 811 000 м;
- a = 42 164 км → 42 164 000 м.
Как читать эксцентриситет
- e = 0 — круг;
- 0 < e < 1 — эллипс;
- чем ближе e к 1, тем сильнее вытянута орбита;
- e ≥ 1 — незамкнутая траектория.
Если спутник неожиданно улетел от Земли, сначала проверьте эксцентриситет.
Управление картой
- Зажмите правую кнопку мыши и двигайте мышь, чтобы вращать камеру.
- Вращайте колесо мыши, чтобы менять масштаб.
- Нажмите Tab, чтобы перейти к следующему небесному телу.
- Нажмите Shift+Tab, чтобы вернуться к предыдущему.
- Нажмите ~ — клавишу под Esc, — чтобы вернуть фокус на Землю.
Чтобы перейти к выбранному спутнику, дважды нажмите его название или используйте зелёную кнопку с ракетой. Для возвращения нажмите Esc и выберите Tracking Station.
Порядок работы
- Выберите свободный спутник через Currently Editing → Select.
- Убедитесь, что в поле Reference body выбрана Земля.
- Введите параметры и примените изменения.
- Рассмотрите орбиту с разных сторон.
- Сделайте 1–3 скриншота.
Задания
1. Геостационарная орбита
Создайте круговую экваториальную орбиту:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| a | 42 164 км = 42 164 000 м |
| e | 0 |
| i | 0° |
Измените положение спутника с помощью Mean anomaly at epoch и посмотрите, как он перемещается вдоль орбиты.
Как проверить результат
Посмотрите на Землю со стороны полюса. Орбита должна совпадать с экватором и выглядеть как окружность.
Геостационарный спутник должен оставаться над одной долготой. Для этого орбита должна быть круговой, экваториальной и направленной в сторону вращения Земли.
2. Орбита типа «Молния»
| Параметр | Значение |
|---|---|
| a | 26 600 км = 26 600 000 м |
| e | 0.73 |
| i | 63.4° |
| ω | 270° |
Остальные углы можно оставить исходными.
На что обратить внимание
Орбита должна получиться сильно вытянутой и наклонённой. Спутник движется медленнее около апоцентра — самой далёкой от Земли точки — и быстрее около перицентра.
Аргумент перицентра 270° располагает далёкую часть орбиты над Северным полушарием.
3. Орбита Международной космической станции
Сначала задайте высоту в режиме Simple, затем перейдите в Complex и установите наклонение и эксцентриситет:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Altitude | 440 км |
| i | 51.6° |
| e | 0.001 |
Если работаете только в режиме Complex, введите большую полуось 6 811 000 м.
Почему нельзя вводить 440 000 в поле Semi-major axis
440 км — это высота над поверхностью, а поле Semi-major axis отсчитывает расстояние от центра Земли.
Значение 440 000 м оказалось бы внутри Земли. Для учебной модели нужна сумма радиуса Земли и высоты: 6371 + 440 = 6811 км.
4. Орбита, подобная орбите TESS
| Параметр | Значение |
|---|---|
| a | 244 715 км = 244 715 000 м |
| e | 0.51 |
| i | 33.64° |
| Ω | 79.73° |
| ω | 175.6° |
Положение спутника выберите с помощью Mean anomaly at epoch.
Как проверить геометрию
Орбита должна быть заметно больше геостационарной и вытянутой. Проверьте наклонение и долготу восходящего узла с разных направлений.
5. Орбита, подобная орбите MMS
| Параметр | Значение |
|---|---|
| a | 97 484 км = 97 484 000 м |
| e | 0.89 |
| i | 29.78° |
| Ω | 90° |
| ω | 69.5° |
Если орбита почти касается Земли
Расстояние перицентра от центра Земли можно оценить так:
rₚ = a(1 − e)
Сравните результат с радиусом Земли — примерно 6371 км. Если rₚ меньше радиуса Земли, орбита проходит сквозь планету. Зафиксируйте это наблюдение и обсудите его с руководителем.
Что отправлять
Отправьте результаты через Google-форму обратной связи. Для каждого задания загрузите 1–3 скриншота и укажите:
- название орбиты;
- введённые параметры;
- один вывод: что изменилось и какой элемент орбиты отвечает за это изменение.
Перед отправкой проверьте:
- на скриншотах видны орбита и параметры;
- километры переведены в метры;
- высота не перепутана с большой полуосью;
- орбита не проходит сквозь Землю.
Если результат выглядит неправильно
Проверьте выбранный спутник, Reference body, единицы большой полуоси, эксцентриситет и положение перицентра. Меняйте только один параметр за раз — так проще найти ошибку.