Yörünge bozulması - Orbital decay

Rakım Tiangong-1 kontrolsüz yeniden giriş onun son yılında.

Olarak yörünge mekaniği , yörünge çürüme aşamalı bir azalmadır mesafe arasında iki yörüngede en yakın yaklaşım (en organları periapsis birçok yörünge süreler boyunca). Bu yörüngedeki cisimler bir gezegen ve uydusu , bir yıldız ve onun etrafında dönen herhangi bir nesne veya herhangi bir ikili sistemin bileşenleri olabilir . Yörüngeler, yörünge hareketinden enerji aktaran sürtünme benzeri bir mekanizma olmadan bozulmazlar. Bu, bir dizi mekanik , yerçekimi veya elektromanyetik etkiden herhangi biri olabilir . Alçak Dünya yörüngesindeki cisimler için en önemli etki atmosferik sürüklenmedir .

İşaretlenmeden bırakılırsa, daha küçük nesne birincil yüzeye çarptığında çürüme sonunda yörüngenin sona ermesiyle sonuçlanır ; veya birincil nesnenin bir atmosfere sahip olduğu nesneler için, daha küçük nesne daha büyük nesnenin atmosferinde yanar, patlar veya başka bir şekilde parçalanır ; veya birincilin bir yıldız olduğu nesneler için, yıldızın radyasyonu tarafından yakılmasıyla sona erer ( kuyruklu yıldızlar gibi ), vb.

Yıldız kütleli nesnelerin çarpışmaları genellikle gama ışını patlamaları ve saptanabilir yerçekimi dalgaları gibi felaket etkileri üretir .

Atmosferik sürüklenme nedeniyle, dairesel bir yörüngedeki bir nesnenin tahrik olmaksızın en az bir tam dönüşü tamamlayabileceği Dünya üzerindeki en düşük irtifa yaklaşık 150 km (93 mil) iken eliptik bir dönüşün en düşük perigeesi yaklaşık 90 km'dir (56 mi).

nedenler

atmosferik sürükle

Yörünge yüksekliğindeki atmosferik sürüklenme, gaz moleküllerinin uydu ile sık sık çarpışmasından kaynaklanır . Alçak Dünya yörüngesindeki uydular için yörünge bozulmasının ana nedenidir . Bir uydunun yörüngesinin yüksekliğinde azalma ile sonuçlanır . Dünya örneğinde, uydu yeniden girişine neden olan atmosferik sürüklenme aşağıdaki sıra ile açıklanabilir:

daha düşük irtifa → daha yoğun atmosfer → artan sürtünme → artan ısı → genellikle yeniden girişte yanar

Yörüngesel bozunma, dolayısıyla, yörünge ne kadar çok bozulursa, irtifa o kadar düşük ve irtifa ne kadar düşükse, bozulmanın o kadar hızlı olduğu bir pozitif geri besleme etkisi içerir . Çürüme, güneş aktivitesi gibi çok öngörülemeyen uzay ortamının dış faktörlerine de özellikle duyarlıdır. Güneş maksimumları sırasında , Dünya'nın atmosferi, güneş minimumlarına göre çok daha yüksek irtifalara kadar önemli sürüklenmeye neden olur .

Atmosferik sürtünme, uzay istasyonlarının , uzay mekiklerinin ve diğer insanlı Dünya yörüngeli uzay araçlarının ve Hubble Uzay Teleskobu gibi nispeten yüksek "alçak dünya yörüngelerine" sahip uyduların irtifalarında önemli bir etki gösterir . Uzay istasyonları, yörüngesel bozulmaya karşı koymak için tipik olarak düzenli bir irtifa artışı gerektirir (ayrıca bakınız yörünge istasyonu tutma ). Kontrolsüz yörüngesel bozunma Skylab uzay istasyonunu indirdi ve (nispeten) kontrollü yörünge bozunması Mir uzay istasyonunun yörüngesinden çıkmak için kullanıldı .

Reboosts Hubble Uzay Teleskobu için çok daha yüksek rakım nedeniyle daha az olur. Bununla birlikte, yörüngesel bozulma, Hubble'ın bakım randevusu olmadan gidebileceği süreyi sınırlayan bir faktördür, en son 2009'da uzay mekiği Atlantis ile STS-125 tarafından başarıyla gerçekleştirilmiştir . Daha yeni uzay teleskopları çok daha yüksek yörüngelerdedir. , veya bazı durumlarda güneş yörüngesinde, bu nedenle yörünge hızlandırma gerekli olmayabilir.

gelgit etkileri

Bir yörünge, aynı zamanda , yörüngedeki gövde, yörüngede olduğu gövde üzerinde önemli bir gelgit şişkinliği oluşturacak kadar büyük olduğunda ve geriye dönük bir yörüngede veya eşzamanlı yörüngenin altında olduğunda, negatif gelgit ivmesi ile bozulabilir . Bu, yörüngedeki gövdeden momentumu alır ve yörüngenin yüksekliğini düşürerek onu birincil dönüşüne aktarır.

Gelgit yörüngesinde bozulmaya uğrayan uydulara örnek olarak Mars'ın uydusu Phobos , Neptün'ün uydusu Triton ve güneş dışı gezegen TrES-3b verilebilir .

Işık ve termal radyasyon

Güneş Sistemindeki küçük nesneler de asimetrik radyasyon basıncının uyguladığı kuvvetler nedeniyle yörüngesel bir bozulma yaşar. İdeal olarak, emilen enerji, herhangi bir noktada yayılan kara cisim enerjisine eşit olur ve net kuvvet oluşmaz. Bununla birlikte, Yarkovsky etkisi, ısının emilmesi ve yayılması anlık olmadığı için, son olarak kilitlenmemiş nesnelerin Güneş'e maruz kalan yüzeylerde güneş ışığı enerjisini emmesi, ancak bu yüzeylerin bu enerjinin çoğunu sonraya kadar yeniden yaymama olgusudur. nesne, emisyon nesnenin yörüngesine paralel olacak şekilde dönmüştür. Bu, yörünge yoluna paralel çok küçük bir ivme ile sonuçlanır, ancak bu, milyonlarca yıl boyunca küçük nesneler için önemli olabilir. Poynting-Robertson etkisi, ışığın asimetrik gelmesi, yani ışık sapması nedeniyle nesnenin hızına karşı çıkan bir kuvvettir . Aşamalı rotasyona sahip bir nesne için, bu iki etki zıt, ancak genellikle eşit olmayan kuvvetler uygulayacaktır.

yerçekimi radyasyonu

Yerçekimi radyasyonu , yörünge bozulmasının başka bir mekanizmasıdır. Gezegenlerin ve gezegen uydularının yörüngeleri için (yüzyıllar, onyıllar ve daha az zaman ölçeklerinde yörünge hareketleri göz önüne alındığında) ihmal edilebilir, ancak nötron yıldız yörüngelerinin gözlemlerinde görüldüğü gibi kompakt nesne sistemleri için fark edilir . Yörüngedeki tüm cisimler yerçekimi enerjisi yayar, bu nedenle hiçbir yörünge sonsuz kararlı değildir.

elektromanyetik sürükle

Elektrodinamik bir ip kullanan uydular , Dünya'nın manyetik alanı boyunca hareket ederek, sonunda uyduyu yörüngeden çıkarabilecek bir sürükleme kuvveti yaratır.

yıldız çarpışması

Bir yıldız çarpışması, iki ikili yıldızın enerjilerini kaybedip birbirlerine yaklaştıklarında bir araya gelmeleridir . Gelgit kuvvetleri , kütle transferi ve yerçekimi radyasyonu dahil olmak üzere birçok şey enerji kaybına neden olabilir . Yıldızlar birbirlerine yaklaştıkça bir sarmalın yolunu tanımlarlar . Bu bazen iki yıldızın birleşmesiyle veya bir kara deliğin oluşmasıyla sonuçlanır . İkinci durumda, yıldızların birbiri etrafındaki son birkaç dönüşü sadece birkaç saniye sürer.

kütle konsantrasyonu

Yörünge bozulmasının doğrudan bir nedeni olmasa da, yörüngedeki vücudun düzensiz kütle dağılımları ( mascons olarak bilinir ) zamanla yörüngeleri bozabilir ve aşırı dağılımlar yörüngelerin oldukça kararsız olmasına neden olabilir. Ortaya çıkan kararsız yörünge, yörünge bozulmasının doğrudan nedenlerinden birinin gerçekleşebileceği bir yörüngeye dönüşebilir.

Referanslar