Насколько точны времена перехода солнечно-синхронных спутников?

12

Солнечно-синхронные спутники, как говорится в их названии, снимают сцены в одно и то же солнечное время дня, когда они проходят в одном и том же месте. Согласно этому сайту , солнечная синхронность достигается за счет использования узловой регрессии и запуска спутника на орбиту, где узловая регрессия почти точно отменяет ежедневное изменение положения солнца над любой точкой на Земле, вызванное земной орбита вокруг солнца. Оказывается, в зависимости от высоты спутника угол наклона составляет от 95 до 100 градусов.

Местное время нисходящего узла (или время эстакады) обычно упоминается в описательных документах спутника. Я хотел бы знать, насколько точным является солнечное время, представленное в этих описательных документах, и как повысить эту точность на основе потенциально влияющих параметров (высоты, широты, долготы, дня года, возраста спутника). Насколько я понимаю, основное отличие состоит в том, что местное солнечное время отличается от среднего солнечного времени (см. Уравнение времени , до 18 минут), но я ищу порядок других возможных источников расхождений между объявленным временем эстакады и актуальная локальная солнечная в любой точке мира.

Я имею в виду несколько спутников (Sentinel, MODIS, Landsat ...), но меня особенно интересует PROBA-V. PROBA-V летит на высоте 820 км по солнечно-синхронной орбите с местным временем эстакады при запуске 10:45 ч. Поскольку спутник не имеет встроенного ракетного топлива, время эстакады, как ожидается, будет постепенно отличаться от значения при запуске. Примеры коррекции дрейфа для спутников типа Sentinel-2 также приветствуются.

radouxju
источник
2
К какому спутнику вы обращаетесь и насколько точными вам нужны данные?
Керстен
@Kersten Сначала я хотел бы узнать, насколько время перехода может отличаться от времени, указанного в документах. Это несколько секунд, несколько минут или больше? Я заинтересован в PROBA-V, но это особый случай, потому что эта платформа не контролирует свою орбиту. Приветствуются общие правила, такие как «увеличение разницы на x минут на каждые 10 ° от экватора». Мне просто нужен порядок величины.
Radouxju

Ответы:

6

Я не специалист по орбитам, но постараюсь ответить. Учитывая теоретическое время эстакады на солнечно-синхронной орбите, точное определение не так просто, так как оно зависит от множества факторов.

  • теоретическое время эстакады действует на экваторе и в течение местного времени под дорожкой спутника, когда он пересекает экватор (который называется восходящим или нисходящим узлом, в зависимости от спутника, который получает изображения по возрастанию или по убыванию)
  • например, из Брюсселя до экватора нужно около 15 минут
  • это зависит также от угла обзора со спутника. Если спутник смотрит на запад, чтобы увидеть интересующую вас точку, его эстакада раньше, а если он смотрит на восток, время эстакады позже.
  • и космические агентства не поддерживают время эстакады точно, они допускают некоторый дрейф в окне. Когда спутник пересекает одну сторону окна, они делают маневр, чтобы вернуть его на другую сторону и позволить ему снова дрейфовать

Таким образом, единственный способ точно предсказать время эстакады - использовать симулятор орбиты, используя в качестве входных данных два линейных элемента, например, доступные в Norad. https://celestrak.com/NORAD/elements/

Гораздо проще, но менее точно, если ваш спутник находится на поэтапной орбите с циклом повторения N дней, вы также можете использовать время сбора данных предыдущего сбора, N дней назад. Но я не уверен, что PROBA-V находится на фазированной орбите.

О. Хаголле
источник
Спасибо Оливье за ​​ваш ответ. Я не пытаюсь найти точное время эстакады, но я хотел бы знать, насколько оно может отличаться от «официального» времени. Чтобы упростить задачу, давайте рассмотрим надир. Итак, 1) на сколько вращение Земли компенсирует 15 минут, необходимых для перехода от экватора к Брюсселю? 2) насколько дрейф терпят космические агентства (для этого второго вопроса дрейф PROBA-V НЕ корректируется, как я уже упоминал, но как насчет Sentinel-2)
radouxju
Привет, Жюльен, похоже, что вы нашли ответы на PROBA-V и предоставили их в своем ответе. По поводу Sentinel-2, извините, я не знаю, может кто-нибудь из ЕКА ответит. Возможно, стоит добавить Sentinel-2 и PROBA-V в теги вопроса.
О. Хэголл
3

Основываясь на первом ответе и этом посте , я попытался поставить некоторые цифры по различным параметрам, которые влияют на местное солнечное время перехода солнечно-синхронного спутника:

дрейф спутника

Солнечно-синхронные орбиты должны время от времени корректироваться. Например, каждые два года в случае MODIS. В случае PROBA-V дрейф не корректируется. Как видно из руководства пользователя продукта PROBA-V v1.3 , неисправленный дрейф приводит к изменению времени эстакады примерно на полчаса в течение 3,5 лет. Я полагаю, что этот дрейф сохраняется примерно в течение 10 минут после применения поправок.

введите описание изображения здесь

Среднее солнечное время против местного солнечного времени

Местное солнечное время в двенадцать часов дня (LST) определяется как время, когда солнце является самым высоким в небе. Местное время (LT) обычно отличается от LST из-за эксцентриситета орбиты Земли. Местное солнечное время находится в диапазоне +/- 15 минут по сравнению со средним солнечным временем. Иллюстрация из Википедии ниже.

введите описание изображения здесь

Угол обзора

солнечная синхронность достигается в надире. Из-за большой полосы PROBA-V наблюдаемое местоположение отличается от местного времени. Вот несколько примеров, полученных с помощью солнечного калькулятора положения NOAA с полосой PROBA-V ~ 2200 км. Я (примерно) посмотрел на след в этих широтах.

Экватор : +/- 20 минут

65 ° северной широты : +/- 40 минут

С Sentinel-2 и его относительно меньшей полосой (290 км) разница будет на экваторе +/- 4 минуты.

radouxju
источник