|轨道选得好,太阳探测没烦恼( 三 )



|轨道选得好,太阳探测没烦恼
△SDO的倾斜地球同步轨道示意图(图片来源:美国国家航空航天局)
如果SDO卫星和“羲和号”一样 , 选择太阳同步轨道工作 , 虽然也能相对持续地观测太阳 , 但却无法和同一个地面测控站保持联系 。
为了传回数据 , 太阳同步轨道上的卫星要么需要把数据先存储在卫星上 , 经过测控站上空时再集中下传;要么就需要切换“基站” , 利用不同的测控站下传数据;或者是使用资源紧张的天基中继卫星 。
这些途径都难以在可获取资源的基础上满足SDO的数据传输需求 。 因此 , 工程师们为SDO选择另外一条轨道:倾斜地球同步轨道 。

|轨道选得好,太阳探测没烦恼
△SDO的星下点轨迹 , 形似一个8字 , 变化范围不大(图片来源:美国国家航空航天局)
和通信卫星常用的静止轨道一样 , 倾斜地球同步轨道上的卫星围绕地球旋转一圈的时间和地球的自转时间相同 , 约为24小时 。
静止轨道的轨道平面与赤道面重合 , 而SDO则选择了一条与轨道平面与赤道夹角约为28.5度的轨道 。
之所以让轨道倾斜 , 是为了获得比较连续的观测太阳的机会 , 不被地球的阴影遮挡 。 从地面站的视角看 , 天空中的SDO卫星不像静止轨道卫星一样 , 稳定地定位于一个不动的点 。
然而 , SDO在天空中的移动范围也颇为有限 , 不会超出单个测控站的覆盖范围 。 因此 , SDO能够始终通过美国国家航空航天局在新墨西哥州白沙综合站的一个18米直径天线 , 与地面保持高速通信 。
SDO的轨道高度大约为35800公里 , 比太阳同步轨道几百公里的高度要高出不少 。 轨道高度越高 , 发射同样重量的载荷就需要推进能力越强的火箭 , 发射成本也因此水涨船高 。
如果太阳观测卫星的仪器数量相对比较少 , 对通信带宽的要求没有SDO这样高 , 太阳同步轨道就是一条“经济适用”的轨道了 。
不间断的凝视太阳:日地第一拉格朗日点
嘿 , 别再灰心
请你相信 , 这个世界
总有人永远看着你
——棱镜/李奕遐《成长》
无论是诸多太阳观测卫星选择的晨昏面太阳同步轨道 , 还是SDO所使用的倾斜地球同步轨道 , 都会在一年中经历或长或短的“日食季” 。 在“日食季”期间 , 太阳每隔一段时间就会被地球遮挡 。
以先进天基太阳天文台(ASO-S)为例 , 其计划使用的720公里高度的太阳同步晨昏轨道 , 在每年的5月中旬到8月 , 共约2.5个月的时间存在阴影 。 在此期间 , 围绕地球一圈的99分钟中 , 最长阴影时间为18分钟 。

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