ホーキング織野の

サラリーマン、宇宙る。

人工衛星の軌道要素を語る。

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人工衛星の軌道要素とは

軌道を決める6つの要素

人工衛星が周回するコースを軌道という。



軌道の形は、人工衛星ごとに違っている。
真円の軌道もあれば、極度な楕円軌道もある。
常に、地球の赤道上を通る軌道もあれば、傾いた軌道や南北極点上空を通過する軌道もある。



人工衛星は、打ち上げる以前に、どのような軌道に乗せるかが決まっている。
とりあえず打ち上げて、行き当たりばったりの軌道投入はない。



事前に決めた軌道に乗るように、綿密に計算して人工衛星を打ち上げるのだ。
綿密に計算するためには、軌道を計算しやすい形で表現する必要がある。
この「軌道を計算しやすい形の表現」を軌道要素という。



例えば、グラフ上の点の位置を「計算しやすい形で表現」したものが、X座標とY座標だ。
X座標とY座標を指定するこによって、点がどこにあるのかが表現できるのである。
X座標、Y座標が座標の要素なのである。



人工衛星の軌道は、
 大きさも様々、
 楕円の度合いも様々、
 傾きも様々、
 傾いている方向も様々
である。

とても、X座標、Y座標の二つの要素だけで、人工衛星がどこにいるのかを表現することはできない。



座標の要素が二つであるのに対し、人工衛星の軌道は、6個の要素で表現する。
この6個を人工衛星の軌道要素という。

要素記号意味
昇交点黄経Ω「軌道面と赤道面の交線」と「春分点の方向」の角度
軌道傾斜角i「軌道面」と「赤道面」の角度
軌道長半径a軌道の長半径
軌道離心率e楕円の形状。0〜1の数値で楕円の度合いを示す
近日点引数ω「昇交点」と「軌道の近日点方向」の角度
元期の平均経度ε人工衛星がいる位置を表す角度



楕円




軌道の種類と軌道要素

静止軌道

赤道上空の軌道で、人工衛星は常に同じ経度の上空にいる。
軌道傾斜角は0度、真円の軌道のため離心率=0となる。




極軌道

南北極点上空を通過する軌道である。
軌道傾斜角は90度または270度になる。
90度の場合が順行、270度の場合が逆行である。




TLE

人工衛星の軌道6要素を表現するためのフォーマットがTLEだ。
Two Line Elements[2行の軌道要素]の略である。



各国のほぼすべての人工衛星の軌道要素が、北米航空宇宙防衛司令部(NORAD)によって公開されている。
この情報がTLEの形式で提供されるのだ。




情報収集衛星の軌道要素とTLE

日本が情報収集衛星(スパイ衛星)を打ち上げたとき、軌道要素は秘密扱いであった。
ところが、日本政府が事前に要請していなかったため、NORADがこの情報収集衛星のTLEを公開してしまった。(後日削除された)
一部の素早い人工衛星マニアが削除前に軌道要素を入手し、日本のスパイ衛星の写真撮影にも成功したという。

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参考文献・サイト

NASA
AMSAT:Keplerian Elements Tutorial
celestrak

2009/02/06



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