Yörünge eğimi

Yörünge eğimi, bir cismin yörünge düzlemi ile merkezdeki gök cisminin ekvator düzlemi arasındaki açıdır. Dünya çevresindeki uydular için bu açı, uydunun yer yüzünde hangi enlemlere kadar çıkabileceğini belirler.

Nasıl işler?

Eğim, derece cinsinden verilir. Sıfır derece, uydunun tam ekvator düzleminde döndüğü anlamına gelir. 90 derece, kutuplardan geçen bir kutup yörüngesidir. 90 dereceden büyük eğim, uydunun Dünya'nın dönüş yönünün tersine gittiği ters (retrograd) yörüngeyi anlatır. Uydunun yer izinin ulaşabildiği en yüksek enlem, eğimin kendisine eşittir (ya da ters yörüngede 180 derece eksiğine).

Eğim, fırlatma yerine de bağlıdır. Bir roket doğuya fırlatılırsa Dünya'nın dönüşünden hız kazanır. Ekvatorda bu katkı saniyede yaklaşık 0,46 kilometredir. Doğuya fırlatıldığında ulaşılabilecek en düşük eğim, fırlatma yerinin enlemine eşittir. Örneğin Cape Canaveral'dan (yaklaşık 28,5° enlem) yapılan bir doğuya fırlatma, 28,5°'den daha düşük eğim doğal olarak veremez. Daha düşük eğim için yönü değiştirmek gerekir ve bu pahalıdır.

Eğimi sonradan değiştirmek ("düzlem değişimi") çok yakıt ister. Gereken delta-v, 2 · v · sin(Δi/2) formülüyle bulunur. 7,8 km/s hızla dönen alçak yörüngede 28,5 derecelik bir düzlem değişimi yaklaşık 3,8 km/s ister. Bu, yörüngeye çıkmak için harcananın hatırı sayılır bir kısmıdır. Bu nedenle doğru eğim, başlangıçta, fırlatma sırasında seçilir.

Örnekler

• Uluslararası Uzay İstasyonu: 51,6°. Rus fırlatma alanı Baykonur'un enlemi yaklaşık 46°'dir; bu eğim, hem Baykonur'dan ulaşılabilir hem de Dünya'nın nüfuslu bölgelerinin çoğunu kapsar.
• Hubble Uzay Teleskobu: 28,5°, Florida'dan en az yakıtla ulaşılabilen eğim.
• GPS uyduları: yaklaşık 55°.
• Starlink'in ilk kabuğundaki uydular: yaklaşık 53°.
• Yer sabit uydular: yaklaşık 0°, ekvator üzerinde.
• Molniya yörüngeleri: 63,4°. Bu "kritik eğim"de eliptik yörüngenin en uzak noktası sabit kalır ve uydu Rusya gibi yüksek enlemlerde uzun süre görünür.
• Güneş eşzamanlı uydular: yaklaşık 98°, yani hafif ters yönlü kutup yörüngesi.

Neden önemli?

Eğim, uydunun neresini görebileceğini belirler. Hava durumu ve yeryüzü gözlem uyduları kutup yakınındaki bölgeleri taraması için yüksek eğime ihtiyaç duyar. Haberleşme uyduları ise belirli ülkeleri kapsayacak eğimleri seçer. Ayrıca fırlatma yerinin enlemi, hangi görevlerin ekonomik olduğunu etkiler; bu yüzden birçok ülke fırlatma alanlarını ekvatora yakın seçer.

Eğim ve kapsama alanı

Eğim, bir uydunun yer yüzünden neresini görebileceğini belirlediği için görevin tasarımına doğrudan etki eder. Düşük eğimli bir uydu, kutuplara hiç ulaşamaz; kutup bölgelerindeki buzulları izlemek isteyen bir uydu kutba yakın, çok yüksek bir eğime ihtiyaç duyar. Eğim ayrıca uydunun aynı yerin üzerinden ne sıklıkla geçeceğini etkiler. Yer izi, uydu her turda Dünya'nın dönüşü yüzünden batıya kayar; eğim ve yükseklik birlikte, izlerin hangi aralıkla düşeceğini belirler. Uydu takımyıldızları, kapsamı tam yapmak için farklı eğimlerde birden fazla yörünge düzlemi kullanır. Gözlem uyduları için eğim ayrıca ışıklandırmayı da etkiler; Güneş'e göre açı sabit kalsın isteniyorsa özel bir eğim seçmek gerekir ve bu amaçla geliştirilen çözüm Güneş eşzamanlı yörüngedir.

İlgili terimler

• Güneş eşzamanlı yörünge
• Yer sabit yörünge
• Delta-v
• Fırlatma penceresi
• Hohmann transferi