Mikä on nopein satelliitti maapallon kiertoradalla?

Jos tarkastelemme vain pyöreitä matalan Maan kiertoratoja:

 height speed period km m/s hours:min:sec 200 7789.1 1:28:21 300 7730.5 1:30:22 400 7673.2 1:32:24 500 7617.2 1:34:28 600 7562.3 1:36:32 700 7508.7 1:38:37 800 7456.1 1:40:43 900 7404.7 1:42:50 1000 7354.3 1:44:21 

Alimmalla kiertoradalla on nopein nopeus. Mutta alle 400 km kiertoradat hajoavat erittäin nopeasti, 300 km kuuden kuukauden sisällä, 200 km noin päivässä.

Nyt tarkastellaan elliptisiä kiertoratoja:

 min at min max at max height speed height speed period km m/s km m/s hours:min:sec 400 7701.3 500 7589.2 1:33:26 400 7728.9 600 7507.1 1:34:28 400 7755.9 700 7426.9 1:35:30 400 7782.5 800 7348.4 1:36:32 400 7834.3 1000 7196.6 1:38:37 400 9127.0 10000 3774.9 3:26:26 400 10521.9 100000 669.8 37:11:36 400 10677.8 200000 350.3 96:10:06 400 10762.3 400000 179.3 259:31:25 

Joten hyvin elliptisellä kiertoradalla on nopein nopeus, mutta vain lähellä maata pienellä korkeudella. Mutta ajanjakso pidentyy paljon ja keskinopeus on pienempi. Viimeinen viiva on elliptinen kiertorata kuuhun ja takaisin. Tätä nopeusennätystä hallitsevat Apollo-tehtävät. (Yksinkertaisuuden vuoksi kiertorata laskettiin ilman Kuun vaikutusta.)

Kaikki kiertoradat laskettiin tällä Bernd Leitenbergerin -sivulla . Se on saatavana vain saksaksi.

Kommentit

• Kiitos muokkauksesta viitteessä!
• @ called2voyage Kiitos muistuttaa minua lisäämään viite.

Kaikkien perigeessä olevien avaruusobjektien nopeuden laskeminen voi antaa vastaus. Käsiteltyään Celestrakin viimeisimmän julkisen satelliittiluettelon objektit, joiden kiertorata on nopein perigeellä, ovat:

 Object Name SSN# Type Country Apogee (km) Perigee(km) Velocity(m/s) DELTA 2 R/B(2) 22051 R/B US 359918.0 185.0 10929.8 PEGASUS R/B(2) 33404 R/B US 219611.0 247.0 10818.1 FALCON HEAVY R/B 44187 R/B US 88505.0 329.0 10542.2 FALCON 9 R/B 44050 R/B US 66488.0 232.0 10521.5 DELTA 2 R/B(2) 30799 R/B US 85277.0 377.0 10489.9 FALCON 9 R/B 43179 R/B US 48084.0 237.0 10372.5 FALCON 9 R/B 40426 R/B US 62208.0 406.0 10346.8 FALCON 9 R/B 45921 R/B US 45359.0 239.0 10341.4 EQUATOR S 25068 PAY GER 67160.0 470.0 10325.4 

Voit ladata satcatin csv tästä linkistä , ja voit käyttää tätä alla olevaa Python-koodinpätkää tiedoston käsittelemiseen ja nopeuksien laskemiseen.

Toivottavasti tästä on hyötyä! Manny

import pandas as pd import math mu = 3.986004418e14 pi = math.pi # Computes the SMA from the orbital period def getSMAfromPeriodMinutes(periodMinutes): # Gravitational parameter periodSeconds = periodMinutes*60 SMA_m = (((periodSeconds**2)*mu)/(4*(pi**2)))**(1/3) return SMA_m # p is Perigee in km, a is SMA in m def getPerigeeSpeed(p, a): x = mu*((2/(p*1000 + 6371000))-(1/a)) return math.sqrt(x) def getSatcat(): """ Gets the public satellite catalog from Celestrak Returns a pandas dataframe of the catalog """ df = pd.read_csv(r"C:\satcat.csv") return df if __name__ == "__main__": df = getSatcat(); # Limit to objects that orbit the Earth only, to exclude some objects that might # orbit about the Earth-Moon barycenter, Sun, etc... # Read the format documentation at http://celestrak.com/satcat/satcat-format.php df = df[df["ORBIT_CENTER"]=="EA"] # drop rows with empty perigee fields df = df.dropna(subset=["PERIGEE"]) # drops rows with objects that have decayed df = df[df["DECAY_DATE"].isna()] # drop rows with 0 perigee from the file (re-entered) df = df[df["PERIGEE"]>0] # compute the SMA df["SMA_m"] = df.apply(lambda row: getSMAfromPeriodMinutes(row["PERIOD"]), axis=1) # compute the speed at perigee df["v_PERIGEE"] = df.apply(lambda row: getPerigeeSpeed(row["PERIGEE"], row["SMA_m"]), axis=1) print(df[["v_PERIGEE"]].idxmax()) 

Kommentit

• ” SSN 43470 – QUEQIAO – 10,761 km / s – Perigee: 395 km – Apogee: 383 110 km ” Nopeus on väärä, se on 7672,7 ja 7686,2 m / s.
• @Uwe Kiitos huomiosta. Yllä olevassa koodissa oli virhe, se on nyt korjattu. En kiinnittänyt huomiota siihen, että Celestrak toimittaa QUEQIAO-, LONGJIANG 1- ja LONGJIANG 2 -tietoja kiertoradan keskipisteellä Earth-Moon Barycenter, mikä tekee automaatiosta väärän. Olen mukauttanut tulokset ja koodin kehoihin, jotka pakottavat maapallon, eikä Earth Moon Barycenteriin tai Aurinkoon tai mihinkään muuhun … Kiitos vielä kerran …
• ” 67160.0 470.0 10325.4 ” näyttää hyvältä, saan 10326,2 m / s. Hyvin pieni ero.
• Ei pakettia, ei ohjelmointikieltä, vain tämä sivu: bernd-leitenberger.de/orbits.shtml tarkistaa ja saada numerot vastaukselleni.
• Kaikille, jotka ovat kiinnostuneita käyttämään Manny ’ -koodia, jotka he ovat antaneet niin hyödyllisesti täällä, saatat olla kiinnostunut tiedä, että nykyisen Stack Exchange -käyttäjäsisällön, kuten Manny ’ vastauksen, käyttämä lisenssi on yhteensopiva GPL v3: / share-your-work / licensing-szempontit / … . Varmista, että hyvität Mannya, jos käytät heidän koodiaan!

Kirjoitin Python-komentosarjan laskemaan joitain kiertorajat ja nopeudet. Laskin astropiayksiköiden avulla etäisyydet m tai km, massat kg: na ja painovoiman vakio m ^ 3 / kg s ^ 2. Tulokset m / s ja aikayksikköinä tunteja, minuutteja ja sekunteja. Jos tulosten yksiköt ovat väärät, myös numerot voivat olla väärät.

Tulokset pyöreiltä kiertoradoilta 200-1000 km: n korkeudesta:

 height radius speed period 200 km 6567.4 km 7790.6 m / s 1 h 28 min 16.7 s 300 km 6667.4 km 7732.0 m / s 1 h 30 min 18.1 s 400 km 6767.4 km 7674.6 m / s 1 h 32 min 20.5 s 500 km 6867.4 km 7618.5 m / s 1 h 34 min 23.7 s 600 km 6967.4 km 7563.7 m / s 1 h 36 min 27.9 s 700 km 7067.4 km 7510.0 m / s 1 h 38 min 33.0 s 800 km 7167.4 km 7457.4 m / s 1 h 40 min 38.9 s 900 km 7267.4 km 7405.9 m / s 1 h 42 min 45.7 s 1000 km 7367.4 km 7355.5 m / s 1 h 44 min 53.4 s 

elliptinen kiertorata on 500-400000 km, etäisyys vähintään 400 km:

 height semi mayor axis min speed max speed period 500 km 6817.4 km 7590.5 m / s 7702.7 m / s 1 h 33 min 22.0 s 600 km 6867.4 km 7508.4 m / s 7730.3 m / s 1 h 34 min 23.7 s 700 km 6917.4 km 7428.1 m / s 7757.4 m / s 1 h 35 min 25.7 s 800 km 6967.4 km 7349.6 m / s 7784.0 m / s 1 h 36 min 27.9 s 900 km 7017.4 km 7272.8 m / s 7810.1 m / s 1 h 37 min 30.3 s 1000 km 7067.4 km 7197.7 m / s 7835.8 m / s 1 h 38 min 33.0 s 5000 km 9067.4 km 5115.7 m / s 8593.0 m / s 2 h 23 min 12.9 s 10000 km 11567.4 km 3774.6 m / s 9129.1 m / s 3 h 26 min 21.3 s 50000 km 31567.4 km 1231.3 m / s 10255.4 m / s 15 h 30 min 17.5 s 100000 km 56567.4 km 669.6 m / s 10523.9 m / s 37 h 11 min 33.9 s 200000 km 106567.4 km 350.2 m / s 10679.8 m / s 96 h 10 min 16.5 s 400000 km 206567.4 km 179.3 m / s 10764.3 m / s 259 h 32 min 17.6 s 

Python-komentosarja

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from astropy import units as u from astropy import constants as c def secToHMS(timePeriod) : # converting seconds to hours, minutes and seconds tP2 = timePeriod.to(u.s).value # integer division // does not work with units rest = tP2 // 60 secs = (tP2 % 60) * u.s #setting the proper unit hours = (rest // 60) * u.h mins = (rest % 60) * u.min return (hours, mins, secs) # orbital period of circular and elliptical orbits def orbitalPeriod(semi_mayor_axis, GMbody) : result = np.sqrt(semi_mayor_axis**3 / GMbody) * 2.0 * np.pi return result def orbitalspeed(radius, GMbody) : # only for circular orbits rad_m = radius.to(u.m) # converting orbit radius from km to m result = np.sqrt(GMbody / rad_m) return result def VisVivaSpeed(radius, semi_mayor_axis, GMbody) : rad_m = radius.to(u.m) # converting orbit radius from km to m sma = semi_mayor_axis.to(u.m) # semi_mayor_axis from km to m result = np.sqrt(GMbody * (2.0 / rad_m - 1.0 / sma)) return result dia_earth_a = 12756.27 * u.km # equatorial Earth diameter dia_earth_p = 12713.5 * u.km # polar Earth diameter rad_earth_a = 0.5 * dia_earth_a # equatorial Earth radius rad_earth_p = 0.5 * dia_earth_p # polar Earth radius rad_earth_ap = (rad_earth_a + rad_earth_p) * 0.5 # mean of equator and polar radius m_earth = 5.97e24 * u.kg # mass of Earth m_e = c.M_earth G = c.G # gravitaional constant GMe = c.GM_earth # product of G with the mass of Earth print(m_earth, m_e, G, GMe) print() print(" height radius speed period") # circular orbits from 200 up to 1000 km, steps 100 km for i in range(200, 1001, 100) : h = i * u.km # converting integer height to float with unit km a = h + rad_earth_ap # distance to earth center t4 = orbitalPeriod(a, GMe) t5 = secToHMS(t4) v = orbitalspeed(a, GMe) print(format(h, "5.0f"), format(a, "7.1f"), format(v, "7.1f"), format(t5[0], "2.0f"), format(t5[1], "2.0f"), format(t5[2], "4.1f")) print() print(" height semi mayor axis min speed max speed period") for i in (500, 600, 700, 800, 900, 1000, 5000, 10000, 50000, 100000, 200000, 400000) : h = i * u.km # converting integer height to float with unit km d_max = h + rad_earth_ap # maximum distance to earth center d_min = 400 * u.km + rad_earth_ap # minimum distance to earth center a = (d_max + d_min) * 0.5 # semi mayor axis t4 = orbitalPeriod(a, GMe) t5 = secToHMS(t4) v_min = VisVivaSpeed(d_max, a, GMe) # minimal speed at maximal distance v_max = VisVivaSpeed(d_min, a, GMe) # maximal speed at minimal distance print(format(h, "6.0f"), format(a, "9.1f"), format(v_min, "8.1f"), format(v_max, "8.1f"), format(t5[0], "4.0f"), format(t5[1], "2.0f"), format(t5[2], "4.1f"))