低轨道,通常称为LEO(近地轨道),在太空探索和太空基础设施中发挥着关键作用。它们位于地球表面上方160公里至2000公里的高度。
这个轨道区域最接近行星,在此界限(160公里)以下,多种物理因素会阻止卫星维持稳定轨道。实际上,大气阻力变得非常强,卫星的动能会迅速耗散。这种阻力会导致轨道逐渐衰减,使卫星高度下降并进入更稠密的大气层。最终,卫星会因热摩擦或大气再入而解体。
低轨道,高度在160至2000公里之间,使得低地球轨道(LEO)上的物体能在90至120分钟内完成绕地球一周,轨道速度约为7.8公里/秒(约28,000公里/小时)。
由于距离较近,低轨道卫星能够实现对地球表面的重复观测。
在低地球轨道(LEO)中,一颗卫星每次只能观测地球表面的一小部分区域,因此需要多颗卫星才能实现持续的全球覆盖。
根据忧思科学家联盟(UCS)的数据,2020年低轨道卫星约有1,918颗。此后,这一数字大幅增长,主要得益于星链(第一阶段12,000颗)等巨型卫星星座。
低轨道因其靠近地球而具有多项优势,使其适用于技术、科学和工业领域的多种应用。
低轨道卫星星座越来越多地被用于提供电信和高速互联网服务。 与地球静止卫星(36,000公里)相比,低轨道可减少延迟,这对实时通信至关重要。 - 例如:星链、一网、电信卫星等。
低轨道卫星常用于地球监测、测绘、气象和环境观测。 由于距离较近,它们能够获取地球表面的高分辨率图像(气候变化、农业监测、灾害管理等)。 - 例如:哨兵卫星(欧空局)、陆地卫星(美国宇航局)、云卫星(美国宇航局)、土壤水分主动被动探测卫星(美国宇航局)等。
低轨道用于军事和情报卫星,这些卫星提供关于军事动向、监视活动和边境管控的关键信息。 其近地位置可实现频繁更新并增强监视能力。 - 示例:科罗纳(美国)、天顶(俄罗斯)等。
许多科学仪器和太空观测站被放置在低轨道上,以观测地球和太空。低轨道还为人类太空任务提供了可能。——例如:国际空间站(ISS)、太空望远镜(哈勃、詹姆斯·韦伯等)。
低轨道空间碎片的日益增多对卫星安全和任务执行构成了挑战。卫星被用于捕获或引导碎片进入地球大气层进行销毁。——示例:RemoveDEBRIS(欧空局)、ClearSpace-1(欧空局)等。
太空旅游利用低轨道进行短途飞行,让游客体验微重力环境。——示例:SpaceX龙飞船、蓝色起源。