现代快报+ZAKER南京 2020-06-23
热闹!北斗三号30颗卫星在太空玩赛跑
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现代快报讯(记者 许军 文 / 摄) 6 月 23 日 9 时 43 分,北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射。现代快报记者了解到,北斗三号的 30 颗组网卫星,采用了三种轨道卫星形成的混合星座:中圆地球轨道(MEO)卫星、地球赤道同步轨道(GEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星。

不同轨道意味着什么?对于地球上的普通观测者来说,卫星跑得快吗?什么样的卫星能让我们轻松看到?现代快报记者带你了解。

最 " 懒 " 组: 一直在天空," 一动不动 "!

北斗科研人员称地球同步轨道卫星为 " 吉星 "。这次发射的 " 收官之星 " 是吉星家族中的第三名成员,获名 " 嚞星 "。在北斗三号的 30 颗组网卫星中,包含 " 嚞星 " 在内的地球同步轨道卫星有 3 颗。这类卫星定点于赤道上空约 3.6 万公里的高轨天疆,一颗可覆盖约 40% 的地球面积。该系列卫星运行轨道平面与赤道平面重合,轨道周期和地球在空间中的自转方向一致,周期也一致,即 23 小时 56 分 4 秒。这样一来,3 颗卫星与地面位置就能保持相对不变,便于实现区域服务。

简单地说,赤道同步卫星绕地球公转的周期恰好和地球自转的周期相同,卫星以 11300 千米 / 小时的速度绕地球公转。正因如此,相对于地球上的观测者来说,这类卫星就是不动的,不会像太阳月亮那样升起落下。不过因为卫星处于高轨,距离地球比较远,此类卫星大多亮度极低。现代快报记者通过查询发现,已发射的北斗系列卫星,亮度大多在 19 等至 20 等(肉眼可见极限星等在 6.5 等,数字越小越亮),非常暗弱,普通的天文爱好者无法拍摄和观测。

值得一提的是,卫星亮度的大小,不止取决于高度,与卫星体积、表面材质等都有关系。现代快报记者了解到,在 3.6 万公里左右的高轨上,还分布有很多其他卫星,有些亮度可以达到 11 等左右,对于这样的卫星,在确定方位后,利用口径在 10 厘米以上的天文望远镜就可以拍摄到,摄影爱好者的部分镜头也是可以满足要求的。因为卫星不动,只要把相机固定好,对准卫星所在天区进行长时间曝光,就可以捕捉到卫星的小光点,而周围的恒星则会因为地球自转呈现线状。

" 散步 " 组:跳 8 字舞,约 24 小时绕地球一圈

在 " 吉星家族 "(与赤道平面重合的地球同步轨道卫星)外,北斗三号还有 3 颗倾斜地球同步轨道卫星。它们的轨道高度也是 3.6 万公里,但是因为带有相对于赤道面有 55 度的倾斜角度,它运行轨迹星下点呈现 "8" 字形的封闭曲线,就像在跳 "8" 字舞。

这三颗卫星虽然跳着 "8 字舞 ",但地球上的观测者不会看到该系列卫星呈现 8 字的飞行方式,此类卫星绕地球一圈大约要 24 小时。如果用拍摄的方法来探寻它的轨迹,在数小时的曝光里,它的移动也是相对缓慢的,在数分钟的时间里难以察觉到它的位移。

" 慢跑 " 组:自西向东飞,约 12 小时绕地球一圈

北斗三号组网卫星中还有 24 颗为中圆地球轨道卫星,2019 年就已全部完成发射。它们是北斗三号全球组网的主力卫星,运行在距离地面 2 万多公里的轨道上,约 12 小时绕地球一圈。

单从速度上来看,此类卫星从地球上看去移动速度要比 " 散步组 " 的卫星速度快了不少,但相对观测和拍摄来说,它的速度还是慢的,并不是最佳目标。

北斗之外有 " 飞奔 " 组,约 100 分钟绕地球一圈

在距离地球表面高度 300~600 公里之间分布着大量的人造天体(卫星、国际空间站等),轨道周期大约 100 分钟左右。由于距离地球相对较近,有些人造天体在经过城市上空时会非常明亮,速度也比较快,观测起来非常容易。

△ 2015 年国际空间站过境

观测人造天体首先要确定它的过境时间、方位角、亮度,这类消息可以在网站查询(https://www.heavens-above.com),确定了自己的地理位置就可以制定观测计划。目视和拍摄观测,需要选择夜晚过境的卫星,在城市中最好选择 2 等以上(数字越小越亮),不仅目视较为轻松,同时拍摄也很方便。亮度高的人造天体,用肉眼就可以轻松看到,带上一个普通双筒望远镜辅助更好;如果想拍摄,普通的广角镜头就足够记录下各类人造天体在夜空划过的路线。

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