Перегляд вихідного коду сторінки Орбіта «Молнія»

[[Файл:NASA_molniya_oblique.png|міні|Мал. 1: Орбіта «Молнія». Зазвичай час від перигею о +2 годині до перигею о +10 годині зазвичай використовувався для ретрансляції в північній півкулі.]]
[[Файл:Molniya.jpg|міні|Мал. 2: Проєкція орбіти «Молнія» на земну поверхню. У найбільш сприятливій частині орбіти (4 години з кожного боку від апогею), супутник знаходиться на 55,5° північної широти (широта центральної Шотландії та Москви). Супутник на цій орбіті більше часу знаходиться у північній півкулі та швидко минаю південну півкулю.]]
[[Файл:SDS3_const.png|міні|Мал. 3: Система супутникових даних (SDS) використовує комбінацію на геостаціонарній орбіті і орбіті «Молнії». Сукупність супутників на орбіті «Молнія» складається з 3 супутників з різною орієнтацією орбіти та з апогеєм близьким до апогею супутників на геостаціонарній орбіті.]]
'''Орбіта «Молнія»''' ({{lang-ru|Молния}}, «Блискавка»)&nbsp;— тип супутникової орбіти. Це різновид [[Висока еліптична орбіта|високої еліптичної орбіти]] з нахилом 63,4 [[Градус (геометрія)|градуси]] (він може також складати 62, 62,8 або 65 градусів<ref name=":0" />), [[аргумент перигею]] складає 270 градусів, а [[період обертання]] становить приблизно половину [[Зоряна доба|зоряної доби]].<ref name="exam">{{cite conference|url=http://issfd.org/ISSFD_2009/CollisionRiskII/Kolyuka.pdf |title=Examination of the Lifetime, Evolution and Re-Entry Features for the "Molniya" Type Orbits |date=28 вересня 2009|first1=Yu. F.|last1=Kolyuka|first2=N.M.|last2=Ivanov|first3=T.I.|last3=Afanasieva|first4=T.A.|last4=Gridchina |accessdate=22 травня 2018 |page=2 |publisher=Mission Control Center 4, Korolev, Moscow |location=Toulouse, France|conference=21st International Symposium of Space Flight Dynamics}}</ref> Назва походить від серії радянських/російських [[Супутник зв'язку|комунікаційних супутників]] «Молнія», які використовували цю орбіту з середини 1960-х років.<ref name=":0">{{Cite web|last=Anatoly Zak|url=http://www.russianspaceweb.com/spacecraft_comsats.html|title=Russian communications satellites|publisher=Russian Space Web|accessdate=22 травня 2018}}</ref>

Високий нахил орбіти «Молнія» забезпечує високий кут огляду для комунікаційних супутників та супутників спостереження, що охоплює високі широти. Високий [[ексцентриситет]] орбіти забезпечує довший час обертання над тією цільовою [[Півкулі Землі|півкулею]], порівняно з орбітою, ближчою до кола. З [[Геостаціонарна орбіта|геостаціонарної орбіти]], нахил над екватором якої дорівнює 0°, спостерігати за цим регіоном можна тільки під низьким кутом. Також з неї не видні області вище 81° широти.<ref name="gsmo">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=K9Q5DwAAQBAJ&pg=PA57|title=Global Satellite Meteorological Observation (GSMO) Theory, Volume 1|last=Stojče Dimov Ilčev|date=2017|publisher=Springer International Publishing|page=57|isbn=978-3-319-67119-2}}</ref>

== Історія ==
Вперше орбіта «Молнія» була використана серією [[Молнія (супутник зв'язку)|однойменних]] комунікаційних супутників. Після двох невдалих запусків у 1964 році, 23 квітня 1965 року «Молнія 1-01» став першим супутником на цій орбіті. Перші супутники серії «Молнія-1» використовувались для дальнього військового зв'язку, проте вони також мали камера для спостереження за погодою та/або виявлення територій для супутників розвідки.<ref>{{Cite web|title=A History of Soviet/Russian Meteorological Satellites|url=http://www.bis-space.com/belgium/wp-content/uploads/2015/05/meteor.pdf|first=Bart|last=Hendrickx|page=66|website=Bis-Space.com|location=Antwerpen, Belgium|format=PDF|accessdate=2019-01-24|archive-date=2018-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20180327212247/http://www.bis-space.com/belgium/wp-content/uploads/2015/05/meteor.pdf}}</ref> Первісно супутники «Молнія» мали термін служби 1,5 роки, тому що орбіти порушувалися [[пертурбація]], і вони мали постійно оновлюватися.<ref name="exam"</>

Його наступник, Молнія-2, забезпечував цивільне та військове мовлення та створення [[Телевізійний канал (ЗМІ)|телевізійної мережі]]. Орбіта, що охоплювала територію всього Радянського Союзу. На зміну йому прийшла програма Молнія-3, за якою послідували супутники [[Маяк (супутник)|Маяк]] та [[Меридіан (супутник)|Меридіан]] в 1997 та 2002 роках відповідно.<ref name="astronautix">{{Cite web|url=http://www.astronautix.com/m/molniyaorbit.html|title=Molniya orbit|publisher=Astronautix|last=Mark Wade|accessdate=6 червня 2018}}</ref>

Російські супутники раннього сповіщення US-K для спостереження за запусками американських ракет, були запущені на орбіти «Молнія», починаючи з 1967 року в рамках системи [[Око-1|Око]].<ref name="cato">{{cite journal
| title = Reducing a Common Danger: Improving Russia's Early-Warning System
| journal = Cato Policy Analysis No. 399
|page=5
|date=3 травня 2001
|first= Geoffrey
|last= Forden
|url = http://www.cato.org/pubs/pas/pa399.pdf
}}</ref><ref name="Podvig-History">
{{Cite journal
 |first       = Pavel
 |last        = Podvig
 |year        = 2002
 |title       = History and the Current Status of the Russian Early-Warning System
 |journal     = Science and Global Security
 |volume      = 10
 |pages       = 21–60
 |format      = pdf
 |issn        = 0892-9882
 |doi         = 10.1080/08929880212328
 |url         = http://iis-db.stanford.edu/pubs/20734/Podvig-S&GS.pdf
 |deadurl     = yes
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20120315024323/http://iis-db.stanford.edu/pubs/20734/Podvig-S%26GS.pdf
 |archivedate = 2012-03-15
}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://themoscowtimes.com/articles/russia-blinded-by-loss-of-missile-detection-satellite-36742|title=Russia blinded by loss of missile detection satellite|publisher=Moscow Times|date=26 червня 2014}}</ref>

З 1971 року на орбіту «Молнія» запускалися американські супутники Jumpseat та Trumpet, які імовірно використовувалися задля стратегічного перехвату радянських супутників зв'язку Молнія. За станом на 2018 рік детальна інформація по обом програмам має статус військової таємниці.<ref name="astronautix"/><ref>{{Cite web|url=https://www.nasaspaceflight.com/2017/09/atlas-v-preparing-to-launch-nrol-42/|publisher=NASA spaceflight|title=Atlas V launches NROL-42 spy satellite|last=William Graham|date=23 вересня 2017}}</ref>

Далі послідувала американська Система супутникових даних (SDS), до якої входять супутники на орбітах «Молнія» та геостаціонарних орбітах. Ці супутники використовуються для ретрансляції зображень з супутників на низьких орбітах до наземних станцій в США. В неповному об'ємі система почала працювати в 1976 році.<ref>{{Cite book|title=The Wizards of Langley. Inside the CIA's Directorate of Science and Technology.|last=Jeffrey T Richelson|date=2002|publisher=Westview press|location=Boulder|isbn=978-0813340593|url-access=registration|url=https://archive.org/details/wizardsoflangley00rich}}</ref> Засекречений запуск супутника зв'язку у 1998 році може бути пов'язаний з цією системою.<ref name="astronautix"/>

Російське супутникове угрупування Норд (пізніше&nbsp;— Тюльпан) для мобільного зв'язку на високих широтах подібно до [[Супутникове угрупування Ірідіум|супутникового угрупування Ірідіум]] не посунулось далі стадії планування.<ref>{{Cite web|url=http://www.russianspaceweb.com/nord.html|title=Nord:Connecting the north|publisher=Russian Space Web|last=Anatoly Zak|accessdate=6 червня 2018}}</ref>

== Використання ==
Більша частина території колишнього Радянського Союзу, зокрема Росії, знаходиться у високих широтах. Транслювання на ці широти з геостаціонарної орбіти (над [[екватор]]ом) потребує значної потужності через низький кут нахилу. Супутник на орбіті «Молнія» краще підходить для зв'язку на цих широтах, бо направлений прямо на них більшу частину часу. З апогеєм на висоті 40 000&nbsp;км і проєкцією на 63,4 градусі північної широти, на більшій частині орбіти зберігається чудовий огляд північної півкулі, включаючи РФ, Північну Європу, Ґренландію та Канаду.<ref name="gsmo"/>

Хоча запуск на орбіту «Молнія» значно менш енергоємний (особливо, з Росії),<ref name="rus">{{Cite web|url=https://geektimes.com/post/260316/|publisher=Geek Times|title=Soviet orbital trick|accessdate=23 травня 2018}}</ref> наземна станція повинна мати складну систему відстеження супутників. До того ж, супутники проходять [[Радіаційні пояси|радіаційний пояс]] 4 рази за добу.<ref name="rus"/> Орбіту супутників необхідно часто коригувати.<ref name="smad">{{Cite book|title=Space Mission Analysis and Design|last=Wertz|first=James Richard|last2=Larson|first2=Wiley J.|year=1999|editor-last=Wiley J. Larson and James R. Wertz|bibcode=1999smad.book.....W}}</ref><ref name="art">{{Cite news|url=https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0426%281990%29007%3C0517%3AOTUOSI%3E2.0.CO%3B2|page=517|date=18 серпня 1989|work=Journal of Atmospheric and Oceanic Technology|volume=7|title=On the Use of Satellites in Molniya Orbits of Meteorological Observation of Middle and High Latitudes|first=Stanley Q.|last=Kidder|first2=Thomas H.|last2=Vonder Haar}}</ref><ref>{{cite journal|title=The Orbital Lifetime of Molniya Satellites|journal=Jbis-journal of the British Interplanetary Society|volume=28|url=https://www.researchgate.net/publication/252561825|first=D. G.|last=King-Hele|date=1975|pages=783–796|bibcode=1975JBIS...28..783K}}</ref>

== Характеристики ==
* Велика піввісь: 26,600{{Spaces}}km
* Ексцентриситет: 0.74
* Нахил: 63,4°<ref name="art"/>
* Аргумент перігея: 270°
* Період: 718 хвилин<ref name="exam"/>

Необхідно не менш трьох супутників для якісного покриття такої території, як Росія, окремі частини якої знаходяться на 45 градусі північної широти. При використанні трьох супутників, кожен з них працює 8 годин: 4 до і 4 після апогею.<ref name="gsmo"/>

Земля обертається наполовину за 12 годин, тому апогеї послідовних орбіт «Молній» будуть знаходитись то у одній, то у іншій половині північної півкулі Апогеї оригінальної орбіти «Молнія» знаходилися над Росією та Канадою, та їх можна міняти, змінюючи пряме сходження [[Кеплерові елементи орбіти|висхідного вузла]]. Наприклад, якщо довгота апогеїв складає 90° на схід та 90° на захід, супутник в апогеї буде обслуговувати Європу та Азію (див. мал. 3-5), а потім Північну Америку (див. мал. 6-8).

Таким чином, орбіти трьох супутників будуть мати однакові параметри, але пряме сходження висхідного вузла для проходження апогею (наприклад, 90° на схід та 90° на захід) з різницею 7,97 години.<ref name="gsmo"/><ref>{{Cite news|url=https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0426%281990%29007%3C0517%3AOTUOSI%3E2.0.CO%3B2|page=519|date=18 серпня 1989|work=Journal of Atmospheric and Oceanic Technology|volume=7|title=On the Use of Satellites in Molniya Orbits of Meteorological Observation of Middle and High Latitudes|first=Stanley Q.|last=Kidder|first2=Thomas H.|last2=Vonder Haar}}</ref> Таким чином, коли один супутник пройде 4 години після апогею, наступний супутник ввійде в операційну зону (мал. 5-8). На момент переключення, супутники розділяє відстань приблизно 1500&nbsp;км, тому наземній станції треба змінити фокус всього на кілька градусів, для переключення на наступний супутник.<ref>{{cite journal|url=https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=7565492 |page=9947 |volume=4 |year=2016 |title=Systems Engineering of a Terabit Elliptic Orbit Satellite and Phased Array Ground Station for IoT Connectivity and Consumer Internet Access |author=R. L. Sturdivant, E. K. P. Chon |journal=IEEE}}</ref>

=== Нахил орбіти ===
В цілому, сплюснутість Землі змінює аргумент перигею (<math>\omega</math>) так, що навіть, якщо б апогей знаходився біля північного полюса, він поступово б зміщувався, згідно з рівнянням {{EquationNote|1}}, без постійного коригування орбіти двигунами.{{NumBlk|:|<math>\Delta\omega = -2\pi\; \frac{J_2}{\mu p^2}\; 3\left(\frac{5}{4} \sin^2 i - 1\right)</math>|{{EquationRef|1}}}}де <math>\mu</math>&nbsp;— [[гравітаційна стала]], <math>J_2</math>&nbsp;— період пертурбації та <math>p</math>&nbsp;— [[конічні перетини]].

Орбіта «Молнія» використовує нахил 63,4°, на якому пертурбації дорівнюються 0. Це дозволяє уникнути витрат палива.<ref name="smad"/><ref name="art"/> При цьому нахилі фактор <math>\left(\frac{5}{4} \sin^2 i - 1\right)</math> дорівнює нулю, тому перигей не змінюється з часом.

=== Період обертання ===
Задля того, щоб геометрія відносно наземної станції повторювалась кожних 24 години, необхідно, щоб період обертання складав приблизно половину зоряної доби, зберігаючи незмінною довготу апогеїв.

Сплюснутість Землі спричиняє зміну нахилу висхідного вузла (<math>\Omega</math>), в результаті чого проєкція супутника на Землю буде мінятися зі швидкістю, показаною у рівнянні {{EquationNote|2}}.{{NumBlk|:|<math>\Delta\Omega = -2\pi\; \frac{J_2}{\mu p^2}\; \frac{3}{2}\cos i</math>|{{EquationRef|2}}}}Нахил орбіти «Молнії» встановлюється заздалегідь, тому пертурбація <math>\Delta \Omega = -0.0742</math> градусів за орбіту. Для компенсації період орбіти коригується таким чином, щоб довгота апогею змінювалась в достатньому ступеню для нівелювання цього ефекту.<ref name="art"/>

=== Ексцентриситет ===
Ексцентриситет орбіти обчислюється виходячи з різниці в висоті апогею та перигею. Чим [[Закони Кеплера|вищий ексцентриситет]], тим більше часу супутник проведе біля точки апогею.

Проте, перигей має знаходитись вище атмосфери, щоб уникнути гальмування, період обертання має складати приблизно половину зоряної доби. Ці два фактори обмежують ексцентриситет, який становить приблизно 0,737.<ref name="art"/>

== Моделювання ==
Задля відстеження супутників на орбіті «Молнія» використовуються SDP4 спрощенні моделі пертурбації, за допомогою яких розраховується положення супутника, виходячи із формі орбіти, гальмування, радіації, гравітаційного впливу Сонця та Місяця та резонансу Землі.<ref name="spacetrackreport">{{cite journal|last= Hoots |first=Felix R.|author2=Ronald L. Roehrich |title=Models for Propagation of NORAD Element Sets|journal=United States Department of Defense Spacetrack Report|date=31 грудня 1988|issue=3|url=http://www.celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf|accessdate=16 червня 2010}}</ref>

== Діаграми ==
{{Gallery
|File:Mats.svg|Мал. 2: Зони огляду з орбіти "Молнії". Зелена зона - апогей. Червона зона - +/-4 години до апогею. Синя зона - +\-3 години до апогею. Довгота апогею змінюється не більше, як на ±2.7°. Огляд з різних точок представлений на мал. 3-8.
|File:Molniya earth view Em4.svg|Мал. 3: Вид на Землю за 4 години до апогею при 90° східної довготи. Висота супутника 24043 км над точкою 92,65° східної довготи 47,04° північної широти.
|File:Molniya earth view E.svg|Мал. 4: Вид на Землю з апогею при 90° східної довготи. Висота супутника  39867 км над точкою 90° східної довготи 63,43° північної широти.
|File:Molniya earth view Ep4.svg|Мал. 5: Вид на Землю через 4 години після апогею при 90° східної довготи. Висота супутника 24043 км над точкою 87,35° східної довготи 47,04° північної широти.
|File:Molniya earth view Wm4.svg|Мал. 6:  Вид на Землю за 4 години до апогею при 90° західної довготи. Висота супутника 24043 км над точкою 87,35° західної довготи 47,04° північної широти.
|File:Molniya earth view W.svg|Мал. 7: Вид на Землю з апогею при 90° західної довготи. Висота супутника  39867 км над точкою 90° західної довготи 63,43° північної широти.
|File:Molniya earth view Wp4.svg|Мал. 8: Вид на Землю через 4 години після апогею при 90° західної довготи. Висота супутника 24043 км над точкою 92,65° західної довготи 47,04° північної широти.
|File:Molniya 3 spacecraft configuration.svg|Мал9: Угрупування з трьох супутників забезпечує зв'язок у північній півкулі. '''P''' - період обертання. Зелена лінія - обслуговування Азії та Європи (мал. 3-5), червона лінія - обслуговування Північної Америки (мал. 6-8).}}

== Див. також ==

* [[Еліптична орбіта]]
* [[Перелік орбіт]]
* [[Орбіта «Тундра»]]

== Посилання ==
<references group="" responsive=""></references>

== Посилання ==

* [http://www.n2yo.com/?s=27834 Real time satellite tracking for a typical Molniya satellite]
* [https://www.youtube.com/watch?v=O_Iykeouj3g Illustration of the communication geometry provided by satellites in 12-hour Molniya orbits] (video)

{{Орбіти}}

[[Категорія:Супутниковий зв'язок]]
[[Категорія:Навколоземні орбіти]]
[[Категорія:Сторінки з неперевіреними перекладами]]