Maa-lähedane orbiit

Maa-lähedane orbiit (inglise keeles low Earth Orbit (LEO)) on ümber Maa tiirleva keha orbiit, mille kõrgus on vahemikus 160 kilomeetrit perioodiga umbes 88 minutit, kuni 2000 kilomeetrit perioodiga umbes 127 minutit. Objektid, mis on allpool 160 kilomeetrit annavad gaasikeskkonna tõttu väga kiiresti oma kiirust ära ning kaotavad seetõttu ka kõrgust. Peale Apollo programmi Kuu missioone pole kordagi inimesed Maa lähedastest orbiitidest väljapoole läinud. Maa-lähedase orbiidi mehitatud kosmoselennu kõrgusrekord on NASA missioon Gemini 11 käes, mille apogee oli 1374 kilomeetrit. Kõik mehitatud kosmosejaamad on siiani olnud Maa-lähedastel orbiitidel ning sama kehtib ka suurema osa satelliitide kohta.

Orbiidi kirjeldus

Maa-lähedasel orbiidil asuvaid objekte mõjutab õhutakistus, mis sõltub orbiidi kõrgusest. Maa-lähedane orbiit asub Maa atmosfääri ja sisemise Van Alleni kiirgusvööndi vahel. Tavaliselt ei ole satelliitide kõrgus alla 300 km, sest õhutakistus on nii suur, et satelliit saab orbiidil olla väga vähest aega, põledes seejärel Maa atmosfääris ära. Kiirus, mida on tarvis, et jõuda stabiilsele Maa-lähedasele orbiidile, on umbes 7,8 km/s. See kiirus on seda suurem, mida kõrgemat orbiiti soovitakse. Delta-v, mida on vaja, et saavutada Maa-lähedane orbiit on umbes 9.4 km/s. Atmosfäärist ja gravitatsioonist tingitud raketi starti takistavad jõud lisavad delta-v väärtusele juurde 1.5-2.0 km/s.

Ekvatoriaalsed Maa-lähedased orbiidid (ELEO) on orbiidid, mille kaldenurk Maa ekvaatori suhtes on väike, seetõttu on vajalik delta-v on väiksem, kui teiste kaldenurkadega orbiitidel sama kõrguse juures. Orbiite, millel on väga suur kaldenurk, nimetatakse polaarorbiitideks.

Orbiidi kasutus

Kuigi gravitatsiooniline jõud Maa-lähedasel orbiidil ei ole oluliselt väiksem kui Maa pinnal, siis inimesed ja objektid on orbiidil asudes siiski kaaluta olekus. See on tingitud sellest, et gravitatsioonikiirendus on võrdne satelliidi tiirlemise kesktõmbekiirendusega, mis omakorda tuleneb orbiidil liikumise kiirusest.

Maa-lähedane orbiit on satelliitide hoidmiseks kõige lihtsamini saavutatav ja madalaimate ülalpidamiskuludega orbiit ning sobib väga hästi kommunikatsiooniks väikese vahemaa tõttu. See omadus tagab suuremad andmemahud ning väiksema latentsuse.

Näiteid

• Maa jälgimise satelliidid ning luuresatelliidid kasutavad Maa-lähedast orbiiti, sest sealt on Maa pinda ja objekte võimalik kaardistada kõrgema resolutsiooniga. Satelliidid näevad ka erinevaid Maa piirkondi, tehes ühe tiiru ümber Maa umbes 90 minutiga.
• Rahvusvaheline kosmosejaam Maa-lähedasel orbiidil, kõrgusega ca 400 km Maa pinnast.
• Kommunikatsioonisatelliidid, mis ei vaja geostatsionaarseid orbiit on tavaliselt Maa-lähedastel orbiitidel.
• Kaugseiresatelliidid kasutavad tihti Maa-lähedasi orbiite, sest sealt on võimalik saada detailsemaid pilte. Need satelliidid saavad ka ära kasutada Päikese-sünkroonseid orbiite, mis asuvad 800 km kõrgusel.

Kosmoseprügi

Maa-lähedastel orbiitidel on kõige suurem probleem kosmoseprügiga. See probleem on eriti aktuaalseks kujunenud viimaste aastate jooksul. Suur oht madalatel orbiitidel tuleneb sellest, et objektidel on erineva suunaga kiirusekomponendid, mis täiskokkupõrke korral tähendab tihti mõlema objekti hävimist. See tekitab veel omakorda prügi juurde, sellest tulenevat ahelreaktsiooni kirjeldab Kessleri sündroom.