לוונים הם מכשירים מלאכותיים המשוגרים לחלל ומשמשים למגוון רחב של מטרות, כגון תקשורת, חקר מדעי, צילום וניווט. לכל לווין יש מסלול סביב כדור הארץ, והמסלול שבו הוא נע תלוי במטרותיו ובגובהו מעל פני כדור הארץ. במאמר זה נסקור את סוגי המסלולים השונים, הגובה והמשקל של הלוויינים והשימושים השונים שלהם. בנוסף, נסביר כיצד לוויינים נשארים במסלול ואיך הם חוזרים למסלול במידת הצורך.
סוגי מסלולי לוויינים
1. מסלול לוויין נמוך (LEO – Low Earth Orbit)
– **גובה:** בין 160 ל-2,000 קילומטרים.
– **משקל לוויינים:** בדרך כלל בין כמה מאות קילוגרמים למספר טונות.
– **שימושים:** מסלול זה מתאים במיוחד ללווייני תצפית על כדור הארץ, צילום, ריגול, וחקר מדעי. בגלל הקרבה לכדור הארץ, לוויינים במסלול זה יכולים לספק תמונות ברזולוציה גבוהה ולהעביר מידע במהירות גבוהה.
– **מאפיינים:** לוויינים במסלול זה מקיפים את כדור הארץ כל 90-120 דקות. מדובר במסלול הנפוץ ביותר בשל הנגישות הקלה יחסית ושימוש נמוך באנרגיה לשיגור.
2. מסלול לוויין בינוני (MEO – Medium Earth Orbit)
– **גובה:** בין 2,000 ל-35,786 קילומטרים.
– **משקל לוויינים:** בדרך כלל בין כמה מאות קילוגרמים למספר טונות.
– **שימושים:** לווייני ניווט, כגון GPS, גלילאו וגלונאס, נמצאים במסלול זה. המסלול מאפשר כיסוי רחב ויציבות גבוהה לתקשורת וניווט.
– **מאפיינים:** מסלול זה משמש לוויינים שצריכים לכסות שטחים נרחבים ולספק שירותים לאורך זמן ארוך יותר מאשר במסלול LEO.
3. מסלול לוויין גיאוסטציונרי (GEO – Geostationary Orbit)
– **גובה:** כ-35,786 קילומטרים.
– **משקל לוויינים:** בדרך כלל טונות רבות.
– **שימושים:** לווייני תקשורת ושידור, לווייני מזג אוויר, ולווייני תצפית גיאוסטציונריים. לוויינים במסלול זה נשארים במיקום קבוע מעל נקודה ספציפית על פני כדור הארץ, מה שמאפשר תקשורת ושידור יציבים לאורך זמן.
– **מאפיינים:** לוויין במסלול גיאוסטציונרי משלים הקפה סביב כדור הארץ ב-24 שעות, כלומר, באותו זמן כמו סיבוב כדור הארץ סביב עצמו, מה שמאפשר לו להישאר באותה נקודה בשמיים.
4. מסלול לוויין גבוה (HEO – High Earth Orbit)
– **גובה:** מעל 35,786 קילומטרים.
– **משקל לוויינים:** בדרך כלל טונות רבות.
– **שימושים:** משימות מדעיות, לווייני תקשורת מרוחקים, ולווייני חקר החלל.
– **מאפיינים:** מסלול זה מתאים ללוויינים שצריכים להישאר מעבר למסלול הגיאוסטציונרי, ולמטרות כמו חקר השמש או העברת נתונים מחוץ למערכת השמש.
איך לוויינים נשארים וחוזרים למסלול?
לאחר שיגור הלוויין לחלל, הוא נשאר במסלולו בעיקר בזכות מהירותו הראשונית והתמדת הכבידה של כדור הארץ. עם זאת, במשך הזמן עלול הלוויין לסטות ממסלולו המקורי עקב השפעות שונות כמו גרר אטמוספרי, כוח הכבידה של הירח והשמש, או הפרעות מגנטיות. כדי לשמור את הלוויין במסלולו הנכון, משתמשים בכמה טכנולוגיות:
1. **רקטות מנועיות (Thrusters):** לוויינים מצוידים בדרך כלל ברקטות קטנות המאפשרות להם לבצע תיקוני מסלול קטנים. רקטות אלו משתמשות בדלק כימי או חשמלי לביצוע דחיפות קטנות שמחזירות את הלוויין למסלולו הנכון.
2. **מנועים סולאריים (Solar Electric Propulsion):** מנועים אלו משתמשים באנרגיה סולארית להפקת דחף חלש אך יציב לאורך זמן. טכנולוגיה זו יעילה במיוחד למשימות ארוכות טווח בחלל העמוק, והיא מאפשרת ללוויינים לבצע תיקוני מסלול מדויקים עם שימוש מועט בדלק.
סיכום
לוויינים במסלולים שונים משמשים למטרות שונות, בהתאם לגובהם, משקלם וצרכי המשימה. ממסלולי לוויין נמוכים המתאימים לצילום ותקשורת מהירים ועד למסלולים גיאוסטציונריים המתאימים לשידורים ולווייני מזג אוויר, כל מסלול נבחר בהתאם למטרות המשימה. כדי לשמור את הלוויינים במסלול הנכון, משתמשים בטכנולוגיות מתקדמות כמו רקטות מנועיות ומנועים סולאריים, המאפשרות ללוויינים לבצע תיקוני מסלול ולשמור על יציבותם לאורך זמן.
| Orbit Type | Altitude Range | Satellite Weight | Characteristics | Examples |
|---|---|---|---|---|
| Low Earth Orbit (LEO) | 160 km to 2,000 km | Light to Medium | Short orbital periods, commonly used for communication and Earth observation. | International Space Station (ISS), Earth observation satellites |
| Medium Earth Orbit (MEO) | 2,000 km to 35,786 km | Medium to Heavy | Orbital periods of about 2 to 12 hours, used for navigation satellites. | GPS satellites, Galileo navigation satellites |
| Geostationary Orbit (GEO) | Approximately 35,786 km | Medium to Heavy | Orbital period matches Earth's rotation, ideal for communication and weather monitoring. | GOES weather satellites, Intelsat communication satellites |
| High Earth Orbit (HEO) | Above 35,786 km | Heavy | Orbital periods longer than 24 hours, used for scientific and communication missions. | Deep-space communication satellites |
| Sun-Synchronous Orbit (SSO) | 600 km to 800 km | Light to Medium | Passes over the same part of Earth at the same local solar time, used for Earth observation. | Sentinel-2 Earth observation satellites |
| Polar Orbit | 200 km to 1,000 km | Light to Medium | Passes over Earth's poles, allowing global coverage. | Earth observation and weather satellites |
| Highly Elliptical Orbit (HEO) | Varies, typically LEO to HEO | Medium to Heavy | Highly elliptical, used for communication in high-latitude regions. | Molniya satellites |
| Geostationary Transfer Orbit (GTO) | Intermediate (LEO to GEO) | Medium to Heavy | Elliptical orbit used for transferring satellites from LEO to GEO. | Launch phase of geostationary satellites |
