E' fondamentale distinguere i seguenti tipi di orbite:
Credits: ESA
Title: MetOp and NOAA orbits
Credits: ESA - AOES Medialab
Description:
The European
MetOp satellite and the American NOAA satellite
both fly in
Sun-synchronous, low-Earth, polar orbits. However, MetOp is
responsible for the morning orbit by passing over the Equator
(descending node) at 09.30 local time each orbit, whilst the NOAA
satellite occupies the afternoon orbit by passing over the Equator
(ascending node) at 14.30 local time each orbit. Together, these two
orbits maximise the coverage over which the observations are made.
E'
un'orbita quasi circolare intorno alla Terra, è equatoriale,
ossia il piano dell'orbita non è inclinato rispetto al piano
dell'equatore.
Il satellite è posizionato ad una distanza dall'equatore di circa 36.000 Km ed il periodo di rotazione del satellite è pari al periodo di rotazione terrestre, ossia il tempo che il satellite impiega a fare un giro completo attorno alla Terra è uguale al tempo di rotazione della Terra attorno al proprio asse.
Un satellite che effettua un'orbita di questo tipo sarà dunque stazionario rispetto alla Terra, ossia un osservatore solidale con la Terra, guardando verso il cielo, vedrà il satellite immobile. Il satellite invece vedrà sotto di se sempre la stessa porzione di superficie terrestre.
L'orbita geostazionaria è tipica dei satelliti per le Telecomunicazioni e dei satelliti dedicati alla Meteorologia difatti, con questo tipo di orbita alta (circa 36.000Km dalla Terra), il satellite non fornisce una buona risoluzione spaziale, non richiesta per l'osservazione dei sistemi nuvolosi presenti sui continenti.
Meteosat
Second
Generation (MSG) artist's view...........Credits: ESA -D.DUCROS
Tre satelliti geostazionari sfasati di 120° l'uno dall'altro, lungo l'orbita geostazionaria, riescono a coprire l'intero globo terrestre ad eccezione delle zone polari e rendono così possibili le telecomunicazioni globali via satellite.
C'è da osservare però che un satellite in orbita geostazionaria risente di numerose perturbazioni. Quelle principali sono le perturbazioni dovute all'attrazione gravitazionale del Sole e della Luna, alla non sfericità della Terra e alla pressione da radiazione solare. Tali perturbazioni modificano la posizione del satellite nel tempo, facendogli descrivere traiettorie apparenti ben determinate. Per questo motivo viene programmato un controllo sulla posizione del satellite, vengono cioè definite delle tolleranze massime ammesse per lo spostamento in longitudine, latitudine ed elevazione del satellite, rispetto alla sua posizione di riferimento. L'insieme di queste tolleranze definisce una finestra di spazio corrispondente ad un cubo, entro la quale il satellite è vincolato a rimanere; tale volume è detto Station Keeping Box. L'obiettivo della Station Keeping è quello di compensare gli effetti delle perturbazioni sulla posizione del satellite. Vengono perciò effettuate periodiche correzioni orbitali, atte a mantenere il satellite all'interno delle tolleranze massime definite. Tali manovre coinvolgono l'azionamento dei propulsori del satellite.
Solar radiation pressure - Credits: ESA.................................................................................................................................Station keeping for a GEO satellite - Credits: ESA
I satelliti per le osservazioni della Terra e della sua atmosfera hanno in genere un'orbita ellittica polare o quasi polare per poter sorvolare le regioni che si trovano a tutte le latitudini e fornire anche immagini di aree specifiche ad alta risoluzione.
Mentre l'orbita polare ha una inclinazione di 90° rispetto al piano dell'equatore, l'orbita quasi polare ELIOSINCRONA è inclinata di 95° – 100° sul piano equatoriale e quota tra 600 e 800 km, con periodo di 90 - 100 minuti. Si parla in questo caso di satelliti in bassa orbita terrestre. Un satellite di questo tipo effettuerà attorno alla Terra 14 orbite in un giorno, se un'orbita viene effettuata in 100 minuti ed, essendo a bassa quota, si dovrà muovere ad una elevata velocità per poter bilanciare la forte attrazione gravitazionale terrestre.
Tali satelliti, proprio a causa della loro bassa orbita attorno alla Terra, risentiranno dell'azione frenante dell'atmosfera, per questo sono dotati di motori speciali ed automatici sistemi di stabilizzazione, al fine di mantenere la loro velocità costante.
Un satellite con un'orbita quasi polare eliosincrona deve mantenere il piano dell'orbita ad un angolo costante rispetto alla luce proveniente dal Sole. L'illuminazione solare della superficie terrestre deve dunque risultare sempre la stessa per ogni rivoluzione del satellite attorno alla Terra. Solo così, in condizioni invariate di luce, sarà possibile effettuare confronti di immagini.
Sono richiesti solo pochi giorni affinché un satellite in orbita polare effettui una scansione dell'intera superficie terrestre.
Si
è detto che i dati meteorologici provengono per lo più
da satelliti posizionati in orbite geostazionarie, ma, grazie al
programma MetOp
-
serie di tre satelliti -, tali dati possono anche
essere forniti da satelliti
in orbite polari ed essere utilizzati oltre che per
migliorare le previsioni del tempo anche per il monitoraggio del
clima, almeno fino al 2020.
MetOp in orbit..........Credits: ESA- AOES Medialab
Per approfondimenti sul programma MetOp (Meteorological Operational satellite program) visita il portale ESA partendo dalla pagina web raggiungibile con il link: http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/The_Living_Planet_Programme/Meteorological_missions/MetOp
