kiertoradat

Kiertorata on kappaleen liikerata toisen massiivisemman kappaleen ympärillä. Se syntyy gravitaatiovaikutuksesta ja voidaan kuvata poluna, jonka muoto määräytyy keskuskappaleen massan sekä kiertävän kappaleen nopeuden ja suunnan mukaan. Kiertoradat ovat keskeisiä sekä luonnollisten taivaankappaleiden että avaruusalusten liikkeen ymmärtämisessä.

Klassisessa mekaniikassa liike noudattaa Keplerin lakeja. Planeetat ja muut kappaleet voivat kulkea ellipsillä, jonka toinen foki on keskuskappale. Toisen lain mukaan kappaleen kulkema pinta-ala ajan kuluessa on vakio. Kolmannen lain mukaan kiertoaika T ja rataetäisyys a noudattavat suhdetta T^2 ∝ a^3. Ellipsi on yleisin suljettu rata; ympyrä on erikoistapaus (e = 0). Parabolinen ja hyperbolinen rata ovat avonaisia, jolloin kappale ei kierrä säännöllisesti keskuskappaleen ympäri vaan poistuu järjestelmästä.

Kiertorataa voidaan kuvata kuudella orbital elementillä: a eli suurin akseli (semi-major axis), e eksentrisyys, i inklinaatio, Ω nousevan solmun pitkän suunnan kulma, ω periapsin kulman arvo ja ν todellinen anomaly. Näiden arvojen avulla määritellään kappaleen sijainti ja nopeus tietyllä aikapisteellä.

Sovelluksissa Maan ympärillä yleisimmät radat ovat LEO, MEO ja GEO. Avaruusalusten kiertorata- ja siten myös siirtoreitit suunnitellaan usein energian ja aikataulun optimoimiseksi, esimerkiksi Hohmann-siirroin.

Häiriöt ja vakaus: Kiertoratoihin vaikuttavat Maata kiertävän muodon hakuisuudet (J2), ilman vastus, kolmannen kappaleen vaikutus sekä muut gravitaatiotekijät. Näiden vuoksi kiertoradassa tapahtuu ajan mittaan muunnoksia, joita seurannalla ja maneuveilla kompensoidaan. Pitkän aikavälin vakaus riippuu energian ja impulssin hallinnasta sekä resonansseista.