近地轨道

近地轨道（Low Earth orbit），又称低地轨道，是指航天器距离地面高度较低的轨道。近地轨道没有公认的严格定义。一般高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。由于近地轨道卫星离地面较近，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。我国用长征一号、风暴一号两种运载火箭发射的科学技术试验卫星，用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的返回式遥感卫星以及用长征二号F运载火箭发射的神舟号飞船，都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运行的。通过长征三号甲运载火箭发射的北斗导航试验卫星也是被送入近地轨道。

简介

近地轨道又称顺行轨道，它的特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90度。我国地处北半球，要把航天器送上这种轨道，运载火箭要朝东南方向发射，这样能够利用地球自西向东自转的部分速度，节约火箭能量。地球自转速度可通过赤道自转速度、发射方位角和发射点地理纬度计算出来。因此，在赤道上朝着正东方向发射飞船，可利用的速度最大，纬度越高利用的速度越小。这就是为什么大多数火箭总是朝着正东方向发射的缘故。

近地轨道上运行着的国土普查、气象、资源、移动通信等各种用途的卫星，在人类生活中发挥着巨大的作用。

大气阻力

在近地轨道上仍有稀薄的大气，在近地轨道上运行的航天器（如运行在高度约394千米的中国天宫2号空间实验室）受到大气阻力的作用，轨道会逐步衰减，即轨道高度会逐步降低，为了使它能在设计的高度上运行，需要对航天器定期或不定期进行轨道维持。

工程上的使用

在描述运载火箭大致的运载能力时，针对所能发射的各种轨道来分别叙述。例如中国的快舟11号运载火箭发个近地轨道卫星的运载能力为1.5吨，发射轨道高度为700米和太阳同步轨道时的运载能力为1吨，但是由于不同的轨道参数对应不同的运载能力，所以在工程上一般要说明对应哪个发射场，哪种轨道高度，哪种轨道倾角的运载火箭的运载能力。如长征2E运载火箭在酒泉卫星发射场发射轨道高度为200千米，轨道倾角为28度的卫星时的运载能力为9300千克。

常用轨道

近地轨道中常用的几种轨道有：回归轨道、太阳同步轨道等。

回归轨道是在星下点轨道周期性重复的轨道。空间站和空间实验室常常选用回归轨道，其中又分为两天回归轨道和三天回归轨道。前苏联/俄罗斯的和平号空间站和中国的天宫2号空间实验室都选用了3天回归轨道。

所谓三天回归轨道是每隔约3天星下点轨迹重叠出现。3天回归轨道的高度为394千米的圆轨道。选择3天回归轨道的好处是一旦飞船在预定发射时刻因故未能发射，则在约3天后再次发射仍能保持飞船与空间站的初始相往角（即飞船入轨时空间站位于飞船前的地心张角），以便于交汇对接。

太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转方向与地球公转方向相同、旋转角速度等于地球平均角速度（即0.9856度/天）的人造地球卫星轨道。太阳同步轨道一定是轨道倾角大于90度的逆行轨道。例如中国的风云一号气象卫星A星的轨道设计参数为：

轨道高度：901km(圆轨道）

轨道倾角：99度

轨道偏心率：小于等于0.005

轨道周期:102.86min。

在太阳同步轨道上运行和卫星从相同方向经过同一纬度的当地时间是相同的，它可以保证在一个较长时段对特定区域有较好的光照条件，便于空间光学遥感相机的对地拍摄。

轨道特性

在近地轨道的物体仍然受热成层（离地约80至500公里）或散逸层（离地约500公里以外）的气体阻力影响，视乎轨道的高度而定。近地轨道在大气层与内范艾伦辐射带之间，高度通常不低于300公里，否则轨道会因为大气阻力而变得无用。

人类使用

近地轨道

国际空间站，由亚特兰提斯号航天飞机在2007年6月19日拍摄国际空间站在一个轨道高度距离地球表面从

319.6km到346.9km的轨道上运行。

大多数人造卫星也在近地轨道上，它们的运行速度大约是27400km/h，环绕地球一周的时间大约在90分钟左右，可是很多通讯卫星需要地球同步轨道，以和地球同样的角速度运行。由于把一枚卫星放上近地轨道所需的能量较少，而近地卫星仅需功率较低的放大器也可成功输送讯号，因此许多通讯项目使用了近地轨道。这些近地轨道不是与地球同步，所以需要一组卫星联网去提供连续的复盖面。近地轨道也适合遥感卫星，因为可以取得更详细的资料。

虽然近地轨道上的地球引力不会比地面大幅减少，在近地轨道上的人和物体仍然会因为自由落体的影响而感受失重状态。

太空垃圾

近地轨道航天器与太空垃圾示意图

地球轨道的太空垃圾超过10万件，但是，所有这些在我们上方数百英里处以每小时17500英里的速度飞行

的太空垃圾对地球上的人不会有太大影响，因为地球的大气扮演着壁橱门的角色，可以有效地防止太空垃圾四处散落，砸到我们的头上。但月球表面并没有这层大气保护屏障，所以，美国宇航局现在采取措施，防止绕月轨道堆积类似的残片。

美国宇航局的新机器人探月计划和宇航员返月计划要求我们必须处理月球轨道上的这些潜在残片。美国宇航局的有关减少太空碎片的新程序要求确定月球轨道上的废物处理问题，并分派任务确保任务结束行动不会对未来的探月计划造成危害，或者对未来月球表面的操作造成危害。”这是因为月球轨道的每件太空垃圾都有可能冲出轨道，以每小时5000英里的速度砸向月球表面。对发射升空的宇航员非常不利，而且对阿波罗历史性着陆点也有潜在危险。

近地轨道上较大的太空垃圾

1965年，在美国宇航员第一次太空行走期间，“双子星4”号飞船宇航员埃德华·怀特丢失一副手套。在

随后一个月中，手套以时速1.75万英里在太空飞行，成为有史以来最为危险的服装用品，直至它几个月后在地球大气层化为灰烬。

美国宇航局和其他机构逐渐地将部分太空垃圾编成目录。美国雷达可以跟踪直径小到十分之一英寸的物体。

太空垃圾之所以受到如此重视，是因为它们严重威胁着宇航员和航天器安全。即便是个头最小的螺母或螺钉与实施太空行走的宇航员相撞，宇航员会立时毙命。无论航天飞机何时出现在轨道，监控网络都会定期检查已知轨道碎片飞行轨道，以确定是否可能发生近距离接触。如果另一件物体在距航天飞机几英里处飞行，一旦撞击的概率超过万分之一，地面控制中心就会下达命令，让航天飞机远离这个物体。这种情况很罕见，一两年发生一次。

太空垃圾和运行航天器之间的破坏性撞击向来极为罕见，因为现代航天器装备有防护屏，能够使直径达到半英寸的物体撞击方向发生偏转。