Что такое геостационарная орбита спутника
Геостационарная орбита. Искусственные спутники Земли
Что собой представляет геостационарная орбита? Это круговое поле, которое расположилось над экватором Земли, по нему искусственный спутник обращается с угловой скоростью вращения планеты вокруг оси. Он не изменяет свое направление в горизонтальной системе координат, а неподвижно висит в небе. Геостационарная орбита Земли (ГСО) представляет собой разновидность геосинхронного поля и применяется для размещения коммуникационных, телетрансляционных и других спутников.
Идея использования искусственных аппаратов
Характеристика «пояса Кларка»
1. Геосинхронность. К такой характеристике относится поле, которое имеет период, соответствующий периоду обращения Земли. Геосинхронный спутник заканчивает оборот вокруг планеты за сидерический день, который равен 23 часам 56 минутам и 4 секундам. То же время необходимо Земле для выполнения одного оборота в фиксированном пространстве.
2. Для поддержания спутника на определенной точке геостационарная орбита должна быть круговой, с нулевым наклонением. Эллиптическое поле приведет к смещению либо к востоку, либо к западу, так как аппарат движется в определенных точках орбиты по-разному.
3. «Точка зависания» космического механизма должна находиться на экваторе.
4. Расположение спутников на геостационарной орбите должны быть таким, чтобы небольшое количество частот, предназначенных для связи, не привело к наложению частот разных аппаратов при приеме и передаче, а также для исключения их столкновения.
5. Достаточное количество топлива для поддержания неизменного положения космического механизма.
Геостационарная орбита спутника уникальна тем, что только при сочетании ее параметров можно добиться неподвижности аппарата. Еще одной особенностью является возможность видеть Землю под углом в семнадцать градусов из расположенных на космическом поле спутников. Каждый аппарат отхватывает примерно одну третью часть поверхности орбиты, поэтому три механизма способны обеспечить охват почти всей планеты.
Искусственные спутники
«Точка стояния»
Геостационарные спутники располагаются на высоте 35786 километров над уровнем моря. Такая высота обеспечивает период обращения, который соответствует периоду циркуляции Земли по отношению к звездам. Искусственный аппарат неподвижен, поэтому его местоположение на геостационарной орбите называется «точкой стояния». Зависание обеспечивает постоянную длительную связь, однажды сориентированная антенна всегда будет направлена на нужный спутник.
Передвижение
Спутники можно переводить с низковысотной орбиты на геостационарную с помощью геопереходных полей. Последние представляют собой эллиптический путь с точкой на низкой высоте и пиком на высоте, которая близка к геостационарному кругу. Спутник, который стал непригодным для дальнейшей работы, отправляется на орбиту захоронения, расположенную на 200-300 километров выше ГСО.
Высота геостационарной орбиты
Спутник на данном поле держится на определенном расстоянии от Земли, не приближаясь и не удаляясь. Он всегда находится над какой-либо точкой экватора. Исходя из данных особенностей следует вывод, что силы гравитации и центробежная сила уравновешивают друг друга. Высота геостационарной орбиты рассчитывается методами, в основе которых лежит классическая механика. При этом учитывается соответствие гравитационных и центробежных сил. Значение первой величины определяется с помощью закона всемирного тяготения Ньютона. Показатель центробежной силы рассчитывается путем произведения массы спутника на центростремительное ускорение. Итогом равенства гравитационной и инертной массы является заключение о том, что высота орбиты не зависит от массы спутника. Поэтому геостационарная орбита определяется только высотой, при которой центробежная сила равна по модулю и противоположна по направлению гравитационной силе, создающейся притяжением Земли на данной высоте.
Из формулы расчета центростремительного ускорения можно найти угловую скорость. Радиус геостационарной орбиты определяется также по этой формуле либо путем деления геоцентрической гравитационной постоянной на угловую скорость в квадрате. Он составляет 42164 километра. Учитывая экваториальный радиус Земли, получаем высоту, равную 35786 километрам.
Вычисления можно провести другим путем, основываясь на утверждении, что высота орбиты, представляющая собой удаление от центра Земли, с угловой скоростью спутника, совпадающей с движением вращения планеты, рождает линейную скорость, которая равна первой космической на данной высоте.
Скорость на геостационарной орбите. Длина
Данный показатель рассчитывается путем умножения угловой скорости на радиус поля. Значение скорости на орбите равно 3,07 километра в секунду, что намного меньше первой космической скорости на околоземном пути. Чтобы уменьшить показатель, необходимо увеличить радиус орбиты более чем в шесть раз. Длина рассчитывается произведением числа Пи на радиус, умноженным на два. Она составляет 264924 километра. Показатель учитывается при вычислении «точек стояния» спутников.
Влияние сил
Параметры орбиты, по которой обращается искусственный механизм, могут изменяться под действием гравитационных лунно-солнечных возмущений, неоднородности поля Земли, эллиптичности экватора. Трансформация поля выражается в таких явлениях, как:
Для удержания спутника в нужной «точке стояния» его оснащают двигательной установкой, которую включают несколько раз в 10-15 суток. Так, для восполнения роста наклонения орбиты используют коррекцию «север-юг», а для компенсации дрейфа вдоль поля – «запад-восток». Для регулирования пути спутника в течение всего срока его работы необходим большой запас топлива на борту.
Двигательные установки
Недостатки искусственного поля
Еще одним недостатком является невидимость геостационарной орбиты с высоких широт, что мешает проводимости связи и телетрансляций в районах Арктики и Антарктиды. В ситуациях, когда солнце и спутник-передатчик находятся на одной линии с приемной антенной, наблюдается уменьшение, а порой и полное отсутствие сигнала. На геостационарных орбитах за счет неподвижности спутника такое явление проявляется особенно ярко.
Эффект Допплера
Этот феномен заключается в изменении частот электромагнитных вибраций при взаимном продвижении передатчика и приемника. Явление выражается изменением расстояния во времени, а также движением искусственных аппаратов на орбите. Эффект проявляется как малоустойчивость несущей частоты колебаний спутника, которая прибавляется к аппаратурной нестабильности частоты бортового ретранслятора и земной станции, что осложняет прием сигналов. Эффект Допплера содействует изменению частоты модулирующих вибраций, что невозможно контролировать. В случае, когда на орбите используются спутники связи и непосредственного телевизионного вещания, данное явление практически устраняется, то есть не наблюдается изменений уровня сигналов в точке приема.
Орбита захоронения: почему над Землей летают тысячи никому не нужных спутников
На разных орбитах Земли, по предварительным данным, находятся более 750 тыс. объектов, которые можно назвать космическим мусором. В основном это различные гайки, болты и частицы фюзеляжа, движущиеся со скоростью более 28 тыс. км/час. Однако среди них есть и огромные старые спутники с ядерными элементами, разгонные блоки и шаттлы: их, как правило, отправляют на специальную орбиту захоронения. «Хайтек» разобрался, что находится на орбите захоронения и почему человечество не может утилизировать эти космические объекты.
Читайте «Хайтек» в
Существует несколько официальных орбит захоронения. «Классическая» располагается на высоте 35 986 км от уровня моря — ровно на 200 км выше геостационарной орбиты, где находятся тысячи околоземных спутников. На эту орбиту отправляются все отработанные орбитальные аппараты для уменьшения вероятности их столкновения с другими — уже рабочими — объектами.
В конце срока эксплуатации каждого геостационарного спутника он отправляется на такую орбиту, при этом для каждого она рассчитывается отдельно по специальной формуле.
Геостационарная орбита — круговая орбита, которая расположена ровно над экватором Земли. Искусственные спутники, которые находятся на ней, абсолютно не движутся по отношению к спутниковым антеннам, расположенным на Земле. Поэтому для взаимодействия спутника с антенной необходимо просто один раз запустить его, после чего ученые будут всегда знать, где находится космический аппарат даже без специальных настроек для антенн. Как правило, на геостационарную орбиту запускают коммуникационные и телетрансляционные спутники.
Высота 35 786 км над уровнем моря выбрана из-за того, что она обеспечивает спутникам период обращения, равный периоду вращения Земли относительно всех звезд — 23 часа 56 минут 4,091 секунды.
Еще одна крупнейшая мусорная орбита для крупных спутников находится на высоте от 600 до 1 000 км. На эту орбиту отправляются военные разведывательные спутники с ядерной энергетической установкой. На этих высотах находятся десятки активных зон реакторов у таких спутников. Считается, что части спутников смогут находиться на низкой мусорной орбите более 2 тыс. лет, после чего гравитация Земли постепенно притянет активные реакторы.
Такая опасная «Легенда»
Впервые низкую мусорную орбиту для отработанных ядерных установок использовал Советский Союз в программе «Легенда» в 1978 году. За десять лет СССР запустил более 30 спутников-разведчиков с ядерными силовыми установками малой мощности типа БЭС-5 «Бук» и «Топаз» для обеспечения этой системы. С ее помощью советские, а потом и российские военные, поскольку программа существовала до 2006 года, могли отслеживать и прогнозировать тактическую обстановку в Мировом океане, передавать в режиме реального времени информацию о кораблях и подводных лодках, как отечественных, так и иностранных.
В январе 1978 года — практически сразу же после запуска — военный советский спутник «Космос-954» с ядерным реактором вышел из строя и стал полностью неуправляемым. Даже попытки вывести его на орбиту захоронения оказались неэффективными, поэтому спутник с действующим ядерным реактором вошел в атмосферу Земли, разрушился там на тысячи частей и рухнул на северную часть Канады и США. Тогда Советскому Союзу пришлось выплатить несколько миллионов долларов компенсации, поскольку местные жители нашли более 65 кг стержней от топливных элементов реактора.
После этого случилось еще несколько подобных инцидентов, когда ядерные реакторы от советской программы «Легенда» падали на Землю либо частично сгорали в атмосфере Земли, оставляя за собой длительный шлейф из урана-235.
В итоге в 1988 году после очередной аварии был принят всемирный запрет на применение спутников с ядерной энергетической установкой на низких околоземных орбитах, вследствие чего строительство и запуски спутников УС-А были прекращены. Кроме того, СССР уже было невыгодно поддерживать программу, поскольку один спутник мог работать всего 120 дней, а его запуск и разработка обходились в миллионы долларов.
Сейчас у человечества пока нет технологий, которые бы позволили уничтожить оставшиеся ядерные реакторы от «Легенды» без нанесения вреда окружающей среде. При этом время распада урана-235, на которых работают эти спутники, составляет около 700 млн лет.
Опасность орбит захоронения мусора
Разговоры о возможной экологической катастрофе в околоземном космическом пространстве возникли практически сразу после запуска первых спутников Земли еще в 50-х годах прошлого века. Но впервые в официальном дискурсе тема появилась только в докладе ООН «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» в конце 1993 года.
В докладе отмечалось, что эта проблема — глобальная, а не национальная, поскольку касается абсолютно каждой страны. Кроме того, космический мусор — как тот, что находится на орбитах захоронения, так и обычный, может негативно сказаться на освоении человечеством космоса.
Сейчас только 10% всех объектов космического мусора фиксируются наземными станциями, а траектория их движения известна. Ученые считают, что в будущем, если человечество продолжит с такой скоростью выводить объекты в космос, в том числе на геостационарную орбиту, рано или поздно произойдет каскадный эффект. При нем один космический объект столкнется с другим, после чего он достаточно сильно меняет орбиту и сталкивается с другими искусственными объектами, которые находится на своих орбитах. Гипотетически это может буквально за несколько дней оставить человечество полностью без связи.
Сейчас на орбитах существует не менее 20 тыс. объектов крупного космического мусора, столкновение с которым приведет к полному разрушению спутника и любого космического аппарата.
Еще одной опасностью эксперты считают развитие проектов по покрытию интернетом всей Земли. Например, проект Starlink Илона Маска подразумевает запуск 12 тыс. новых спутников для раздачи интернета по всей Земле. Сейчас компания уже запустила 60 тестовых устройств. Запущенные аппараты будут работать на высоте 550 км. Каждый спутник оснащен собственным двигателем, который позволит им корректировать орбиту в случае необходимости.
Даже если в течение десяти лет хотя бы 30% этих спутников придут в негодность, на орбите появятся еще 4 тыс. объектов космического мусора.
Важно, что на околоземных орбитах также постоянно происходит так называемый эффект Кесслера, когда одни кусочки мусора постоянно сталкиваются с другими, что приводит к абсолютно неконтролируемому делению этих объектов. Согласно математическим расчетам, столкновение двух космических частей мусора приводит в среднем к появлению еще шести-семи небольших объектов.
Кроме того, некоторые крупные космические объекты, у которых полностью истекает срок эксплуатации, взрываются с надеждой, что в дальнейшем эти небольшие обломки притянутся атмосферой Земли и сгорят в ней. Однако существуют десятки примеров, когда куски мусора оставались на орбитах, как в случае столкновения двух искусственных спутников «Космос-2251» и Iridium 339 в феврале 2009 года или тестирования Индией своих противоспутниковых пушек в марте 2019 года.
На сегодняшний день пока не существует действующих технологий для борьбы с космическим мусором, кроме отправки спутников на орбиты захоронений, где бы они фиксировано вращались вокруг Земли.
Множество стартапов и национальных космических агентств разрабатывают собственные системы для уничтожения космического мусора. Инженеры из Университета Карлоса III в Мадриде недавно предложили новый способ деорбитальной работы спутников. Ученые предлагают оборудовать их лентами, которые будут отражать солнечный свет и позволят вырабатывать электричество для питания резервных двигателей. Это, в свою очередь, позволит бороться с космическим мусором и увеличить срок их эксплуатации. Хотя бы в качестве устройств для отталкивания мусора от орбиты Земли.
В феврале 2019 года британский спутник RemoveDEBRIS впервые в истории с помощью гарпуна и сети поймал искусственный космический мусор на низкой околоземной орбите.
Сейчас вся космическая сфера ждет не только появления технологий, позволяющих уничтожать космический мусор либо отталкивать его от Земли, но и законодательной базы для этого. Группа ученых из четырех крупных американских университетов занимается созданием единого документа, регламентирующего правила освоения космоса. В документе будут установлены правила, которыми должны руководствоваться частные и государственный компании для работы за пределами Земли. При этом ученые не будут вводить новые правила, а просто соберут в одном месте все существующие, которые были введены в разных странах, а также укажут на противоречия в этих документах.
Геостационарная орбита
Среди различных траекторий, которые спутник может иметь в космосе является геостационарной орбиты. Это особый случай геосинхронной орбиты, которая попадает в еще более широкую категорию геоцентрических орбит. Последние обозначают, как следует из названия, траектории, описываемые космическим аппаратом, вращающимся вокруг Земли. Особенность геостационарной орбиты в том, что она описана в том же направлении вращения, что и Земля. То есть с запада на восток. Но также и то, что речь идет о круговой орбите, то есть об орбите с нулевым эксцентриситетом, и которая имеет нулевое наклонение.
Период обращения геостационарной орбиты соответствует периоду сидерического вращения Земли, или примерно 23 часа 56 минут 4,1 секунды. А его высота составляет ровно 35 786 километров над геоидом Земли. Для упрощения, мы часто говорим об орбите в 36 000 километров. Все это на плоскости, которая совпадает с экваториальной плоскостью.
Геостационарные спутники
Спутник на геостационарной орбите постоянно остается над одной и той же точкой поверхности нашей планеты. Эта характеристика полезна, например, для телекоммуникационных спутников. Это позволяет фиксированное наведение на приемные антенны. Метеорологические спутники, размещенные на геостационарных орбитах, выигрывают от того, что они способны покрывать практически всю Землю, за исключением районов, расположенных выше 80° широты.
Сначала геостационарный спутник выводится на эллиптическую орбиту, называемую геостационарной переходной орбитой, или геостационарной переходной орбитой (GTO), которую он описывает спонтанно. Его пик близок к конечной высоте, а перигей составляет около 200 км над уровнем моря. Затем орбита постепенно округляется за счет трех или четырех движений апогейного двигателя, который зажигается, когда спутник проходит через апогей.
Основы геостационарной орбиты
Основы геостационарной орбиты (Basics of the Geostationary Orbit)
Оригинал статьи находится здесь ( сайт CelesTrak WWW )
Д-р Т.С. Келсо
Немногие аспекты космической эры настолько сильно воздействовали на нашу повседневную жизнь как изобретение спутника связи. В нескольких словах, такие спутники соединили даже наиболее удаленные места земного шара способом, о котором совсем недавно можно было только думать. Фактически, сегодня возможно поговорить непосредственно с альпинистами на горе Эверест или соединиться через Интернет виртуально с любой компьютерной системой на поверхности планеты с помощью спутников связи.
В то время как спутники связи выполняют их миссии на орбитах многих типов, от околоземных совокупностей вроде Iridium и Globalstar до сильно наклоненных, с большим эксцентриситетом орбит российских спутников Molniya, одним из наиболее важных классов орбит для этих спутников является геостационарная орбита. В этой статье я хотел бы исследовать уникальные свойства орбиты этого класса, которые делают ее подходящей не только для спутников связи, но также и для раннего предупреждения и наблюдения погоды.
Предыстория
Понятие геостационарной орбиты появилось в начале двадцатого столетия. Очевидно, понятие было инициировано русским теоретиком Константином Циолковским, написавшим многочисленные научные и научно-фантастические статьи о космических путешествиях на рубеже столетий. В 1920-ых Hermann Oberth и Herman Potocnik (возможно, более известный под псевдонимом Herman Noordung) писали о космических станциях, которые имели уникальное преимущество перед Землей1. Все авторы описали орбиту на высоте 35900 километров с периодом, в точности равным периоду обращения Земли, что делает возможным парение над фиксированной точкой земного экватора.
Однако, человек, которому принадлежит наибольшая заслуга в развитии концепции использования этой орбиты для связи, это Arthur C. Clarke. В статье, которую он опубликовал в Wireless World в октябре 1945, названной «Внеземные ретрансляторы: могут ли ракетные станции обеспечить всемирный радиоохват?», Clarke экстраполирует современные ему ракетные исследования Herman ко дню, когда связь во всем мире была бы возможна через сеть трех геостационарных спутников, располагаемых через равные интервалы над земным экватором (см. рисунок 1).
Рисунок 1. Оригинальный рисунок из статьи Кларка в Wireless World в октябре 1945 2
В этой статье Clarke не только определяет орбитальные характеристики, необходимые для такой орбиты, но также обсуждает частоты и мощность, необходимые для связи земля-спутник, использование солнечного освещения для электропитания, он даже вычисляет воздействие солнечных затмений вблизи весенних и осенних равноденствий. Но что делает эту статью более замечательной — это то, что Clarke написал ее за более чем дюжину лет до запуска первого спутника.
Эта идея не была использована до 1963, когда NASA вознамерилось испытать концепцию Clarke в программе Synchronous Communications Satellite. К сожалению, Syncom 1, запущенный 14 февраля 1963, успешно достигнув геосинхронной орбиты по наклонению, потерпел неудачу по эксцентриситету из-за отказа электроники. Syncom 2, запущенный 26 июля 1963, стал первым действующим геосинхронным спутником связи. Syncom 3, запущенный 19 августа 1964, стал первым геостационарным спутником, окончательно осуществив предсказание, сделанное Clarke почти двадцатью годами ранее.
Теория
Что является геостационарной орбитой? В общих словах, это специальная орбита, на которой любой спутник, появившийся на ней, будет парить постоянно над одной точкой поверхности земли. Однако, в отличие от всех других классов орбит, где может иметься совокупность орбит, имеется только одна геостационарная орбита. Давайте исследуем уникальные характеристики этой орбиты.
Любая орбита, чтобы быть геостационарной, должна прежде всего быть геосинхронной. Геосинхронная орбита — любая орбита, которая имеет период, равный периоду обращения Земли. Как мы скоро увидим, этого требования недостаточно, чтобы гарантировать фиксированное положение относительно земли. В то время, как все геостационарные орбиты должны быть геосинхронными, не все геосинхронные орбиты являются геостационарными. К сожалению, эти термины часто используются невпопад.
Перед тем, как продолжить, необходимо пояснить, что же предполагается под «периодом обращения Земли». В большинстве случаев мы полагаем, что вращение земли измеряется относительно (среднего) положения Солнца. Однако, поскольку Солнце движется относительно звезд (инерциальное пространство) в результате вращения Земли вокруг Солнца, один средний солнечный день не является периодом, который нас интересует. Геосинхронный спутник завершает оборот вокруг земли за то же время, которое требуется Земле, чтобы выполнить один оборот в инерциальном (или фиксированном) пространстве. Этот интервал времени известен как один сидерический день и равен 23h56m04s среднего солнечного времени (см. также «Орбитальные системы координат, часть I» в выпуске Satellite Times за сентябрь/октябрь 1995). Без любых прочих влияний, точка земли будет иметь ориентацию в инерциальном пространстве в том же направлении, что и спутник с этим периодом обращения при возвращении в определенную точку его орбиты.
Чтобы гарантировать, что спутник останется над определенной точкой на поверхности земли, орбита должны также быть круговой и иметь нулевое наклонение. Рисунок 2 показывает различие между геостационарной орбитой (GSO) и геосинхронной орбитой (GEO) с наклонением 20 градусов. Обе орбиты — круговые. В то время, как каждый из спутников завершит оборот в тот же самый момент времени, очевидно, что геосинхронный спутник будет двигаться к северу и к югу от экватора в течение его обращения, в то время как геостационарный спутник не будет.
Рисунок 2. Геостационарные и геосинхронные орбиты
Орбиты с ненулевым эксцентриситетом (то есть скорее эллиптические, чем круговые орбиты) приведут к смещениям то к востоку, то к западу, поскольку спутник движется быстрее или медленнее в различных точках его орбиты. Комбинации ненулевого наклонения и эксцентриситета дадут весь спектр перемещений относительно фиксированной точки земли.
На рисунке 3 показаны некоторые типичные результаты. Похожая на восьмерку наземная трасса — результат движения по геосинхронной орбите (GEO), показанной на рисунке 2. Геостационарный спутник (GSO) находится фиксированным в точке пересечения линии в фигуре восьмерки (над экватором). Если мы теперь придадим геосинхронному спутнику эксцентриситет 0.10, результатом будет наклонная в форме слезинки трасса. Как правило, эксцентрические геосинхронные орбиты имеют трассой фигуру, похожую на наклоненную восьмерку, однако в данном случае точка пересечения сместилась к северной вершине наземной трассы [т.е. получилась искаженная восьмерка; прим. перев.].
Рисунок 3. Геосинхронные земные трассы
Теперь должно быть очевидно, что только спутники, которые обращаются по орбите с периодом, равным периоду обращения Земли и с нулевым эксцентриситетом и наклонением, могут быть геостационарными спутниками. Раз так, имеется только одна геостационарная орбита — пояс, окружающий экватор земли на высоте приблизительно 35786 километров.
Должно также быть ясно, что невозможны орбиты спутников, висящих над точкой земной поверхности, которая не находится на экваторе. Это ограничение, однако, не столь серьезно, поскольку большая часть поверхности земли видима с геостационарной орбиты. Фактически, с одиночного геостационарного спутника видно 42 процента поверхности земли, и совокупность геостационарных спутников, подобная предложенной Кларком, охватывает пояс на поверхности земли между 81° южной широты и 81° северной.
Конечно, преимущество спутника на геостационарной орбите состоит в том, что он остается постоянным относительно поверхности земли. Это делает ее идеальной орбитой для связи, так как нет необходимости сопровождать спутник, чтобы определить, куда направлять антенну. Однако, имеются и некоторые недостатки. Возможно, первый из них — большое расстояние между спутником и земной поверхностью. Имея достаточную мощность или достаточно большую антенну, тем не менее, это ограничение можно преодолеть.
Тот факт, что имеется только одна геостационарная орбита, представляет более серьезное ограничение. Точно как в случае размещения бусинок на веревочной петле, имеются ограниченное количество мест, в которые геостационарные спутники могут быть помещены. Основное ограничение состоит в разнесении спутников вдоль геостационарного пояса с тем, чтобы ограниченное количество частот, предназначенных для связи, не привело к интерференции частот разных спутников при приеме и передаче. Конечно, мы также хотим быть уверены, что спутники достаточно далеки, чтобы не сталкиваться друг с другом, так как они будут иметь некоторые малые перемещения.
В то время, как новые спутники связи могут быть помещены первоначально на истинную геостационарную орбиту, имеются некоторые силы, которые изменяют орбиты со временем. Так как геостационарная орбитальная плоскость не совпадает с плоскостью орбиты Земли (эклиптикой) или плоскостью орбиты Луны, гравитационное притяжение Солнца и Луны действует так, чтобы переместить геостационарные спутники с их экваториальной орбиты, постепенно увеличивая орбитальное наклонение каждого спутника. Кроме того, некруговая форма земного экватора заставляет эти спутники медленно стягиваться к одной из двух точек устойчивого равновесия вдоль экватора, приводя к восточно-западной либрации (дрейфу назад и вперед) относительно этих точек.
Чтобы противодействовать этим возмущениям, все геостационарные спутники имеют достаточное количество топлива для периодических коррекций орбиты во время запланированного срока службы спутника. Эти периодические коррекции известны как «поддержание неизменного положения». Коррекция север/юг возвращает медленно увеличивающееся наклонение назад к нулевому, а коррекция восток/запад удерживает спутник в его назначенном положении в пределах геостационарного пояса. Эти меневры планируются для поддержания геостационарного спутника в пределах малого отклонения от его идеального расположения (как в направлении север/юг, так и восток/запад). Этот допуск обычно задается, чтобы гарантировать нахождение спутника в пределах ширины луча земной антенны без дополнительного слежения.
Если спутник израсходует топливо, его наклонение начнет расти и он начнет дрейфовать по долготе, и тогда он может представлять угрозу другим геостационарным спутникам. Часто геостационарные спутники переводятся на немного более высокую орбиту в конце их запланированного срока службы, чтобы предотвратить их столкновение с другими геостационарными спутниками. Этот последний маневр предполагает, что нет никакого незапланированного отказа, который помешал бы этому (вроде неисправностей в электропитании или отказа связи).
Резюме
Это начальная статья о геостационарных и геосинхронных орбитах должна дать вам основы понимания некоторых из фундаментальных орбитальных концепций. В нашей следующей статье я хотел бы продолжить это обсуждение, исследуя взаимосвязь наблюдателя, спутника и солнца, чтобы определить долготу геостационарного спутника, углы наблюдения для наземного наблюдателя и обсудить, как положение солнца может воздействовать на бортовое энергоснабжение и мешать спутниковой связи.
Примечания
1 Oberth, Hermann. Die Rakete zu den Planetenraumen (The Rocket into Interplanetary Space), 1923. Noordung, Herman. Das Problem der Befahrung des Weltraums (The Problem of Space Travel), 1929.
2 Clarke, Arthur C. «Extra-Terrestrial Relays: Can Rocket Stations Give World-wide Radio Coverage?» Wireless World, October 1945, p. 306.