cirkelbaan

Een cirkelbaan, in de astronavigation en astrodynamica vaak aangeduid als cirkelvormige orbit, is een kringvormige baan rond een hemellichaam. Het is een specifieke vorm van een Kepleraanse ellipse met excentriciteit e = 0, waarbij de afstand tot het centrale lichaam voortdurend constant blijft.

In een twee-lichaamssysteem met de gravitatieparameter μ = G(M) geldt voor een cirkelbaan van straal r: de snelheid v = sqrt(μ / r). De gravitatiekracht zorgt voor de centripetale versnelling, zodat μ / r^2 = v^2 / r. De baanperiode is T = 2π sqrt(r^3 / μ) en de specifieke hangtijd ε = - μ / (2r).

Het opzetten en behouden van een cirkelbaan vereist een snelheid die loodrecht staat op de straal, zodat er geen radiale beweging ontstaat. In de praktijk wordt vaak een kleine draaiing of hercirkelingsmanoeuvre uitgevoerd om een bestaande ellips via impuls te convertieren naar een cirkelbaan. Het nadeel van exact cirkelvormige banen is dat ze gevoelig zijn voor perturbaties, dus lange termijn perfectie is zelden haalbaar.

Perturbaties spelen een belangrijke rol: aardasvorm (oblatenheid van de aarde), atmospherische weerstand bij lage banen, stralingsdruk en invloed van andere hemellichamen kunnen de baan vormen en de excentriciteit laten toenemen. Om de baan nabij cirkel te houden zijn periodieke bijsturingen of station-keeping nodig.

Toepassingen van cirkelbanen zijn onder meer voor aardobservatiesatellieten, ruimtebases en communicatiesatellieten in zowel lage banen als bij geostationaire banen. Een geostationaire baan is een speciale cirkelbaan die in het equatoriale vlak ligt en dezelfde rotatiesnelheid als de aarde heeft.