jeosenkron yörünge

Jeostatik yörünge (ölçeğe uygun):
kahverengi = gözlemci; yeşil = uydu

30° ve 63.4° eğimli IGSO demiryolları

Japonya ve Avustralya üzerinde QZSS uydu izi

Sabit bir uydunun ayak izi

Bir jeosenkron yörüngeye a, uydu yörüngesi içinde yörünge süresi yaklaşık toprak tam olarak denk toprak (dönme süresi ile yıldız günü ); uydu toprak yörüngesinde eşzamanlı ama mutlaka senkronize zaman içinde her noktada, dünyanın rotasyon ile. Eşzamanlılık yörüngenin her noktasında mutlaka geçerli olmadığından , eksantriklikleri ≠ 0 olan uydu , dünya yüzeyindeki bir gözlemci için geçici olarak yanal olarak öne veya arkaya gidebilir ve ≠ 0 ° yörünge eğimleri için yükselebilir veya alçalabilir. Yerdurağan yörüngenin özel durumunda (yörünge eğimi = 0 ° ve eksantriklik = 0), ancak bir uydu gözlemci için gökyüzünde her zaman aynı noktadadır.

Yolculuk öncesi ve sonrası ve yukarı ve aşağı hareket, yörünge eğimi ve eksantriklikteki bozulmalara çok hassas tepki verdiğinden , güneş ve ayın yerçekimi etkilerinin neden olduğu yörünge bozuklukları ve dünyanın yerçekimi alanının anizotropisi , jeosenkron yörüngelerde özellikle fark edilir. . Orada konumlandırılan uydular, yörünge bozulmalarını düzeltmek için yakıta ihtiyaç duyuyor . Yalnızca bu nedenle, yalnızca sınırlı bir ömre sahiptirler .

Yerdurağan uyduları kullanır , esas olarak iletişim alanındadır , ancak hava durumu uyduları da bu yörüngeden yararlanır.

yörünge sınıfları

Geosenkron yörüngeler , 0 ° (jeostatik) ila 90 ° ( kutupsal yörünge ) ila 180 ° ( retrograd , yani dünyanın dönüşüne ters dönüş ) arasında eğim açılarına sahiptir .

eğimli yörünge

Eğim 0 ° 'den farklıysa, yörüngeye eğimli jeosenkron yörünge, İngilizce eğimli jeosenkron yörünge (IGSO) denir .

Yörünge eğimine veya eğim açısına bağlı olarak bir ayrım yapılır:

• Düşük eğimli yörüngeler, Eğimli Yörünge olarak bilinir ve eski yerdurağan iletişim uyduları tarafından yakıt rezervleri neredeyse tükendiğinde ömürlerini uzatmak için kullanılır . Ancak o zaman gökyüzündeki konumları dalgalandığı için bu tür uydular ancak anten izlemeli profesyonel antenlerle alınabilir.
• Qzss (QZSS'nin) Japonya'da uydu navigasyon sistemleri geliştirmek için kullanılan dört uydu sistemidir. Uydular , 0,09 eksantriklik ve 270 ° yerberi açısı ( yerberi argümanı ) ile 45 ° eğimli bir yörüngede sekiz saat boyunca, neredeyse adanın üzerinde, neredeyse dikey olarak dururlar.
• Büyük eğimli oldukça eliptik yörüngelere tundra yörüngeleri de denir .

sabit yörünge

Doğuya dönüş yönü ve yörünge eğimi 0 ° olan dairesel bir yörüngenin özel durumuna yerdurağan denir. Yörünge hızı her zaman saniyede 3,075 km (11.070 km / s) 'dir ve yörünge yarıçapı 42.164 km. Yaklaşık 6.378 km'lik ekvator yarıçapını çıkardıktan sonra , bu, dünya yüzeyine yaklaşık 35.786 km'lik bir mesafeye karşılık gelir.

Dünya'dan bakıldığında, bir yer-durağan uydu , Dünya'daki gözlemci ile aynı açısal hızda hareket ettiği için gökyüzünde hareketsiz duruyor ("durağandır") gibi görünür. Bu nedenle, bu yörünge televizyon ve iletişim uyduları için yaygın olarak kullanılmaktadır . Yerdeki antenler belirli bir noktaya sabitlenebilir ve her uydu her zaman dünyanın aynı alanını kaplar. Bununla birlikte, bu uydular genellikle antenlerini ayrı bölgelere ( kapsam alanları ) odaklar, böylece sinyaller genellikle yalnızca yayın alanlarında alınabilir.

formüller

Kütle bir gövde tutmak için olan açısal hız yarıçaplı dairesel bir yol üzerinde , bir merkezcil kuvvet gücü ${\ görüntü stili m}$ ${\ görüntü stili \ omega}$${\ görüntü stili r}$

${\ displaystyle F_ {1} = m \ omega ^ {2} r}$

gerekli. Bir gezegenin etrafındaki dairesel bir yörüngede, yerçekimi yaklaşık olarak tek etkili kuvvettir. Uzaklıkta - gezegenin merkezinden başlayarak - Eğer formülü kullanabilirsiniz ${\ görüntü stili r}$

${\ displaystyle F_ {2} = {\ frac {GMm} {r ^ {2}}}}$

hesaplanmalıdır. Bu gösterir yerçekimi sabiti ve gezegenimizin kütle. ${\ görüntü stili G}$${\ görüntü stili M}$

Yerçekimi, cismi dairesel yolda tutan tek kuvvet olduğundan, değeri merkezcil kuvvete karşılık gelmelidir. Dolayısıyla aşağıdakiler geçerlidir:

${\ görüntü stili F_ {1} = F_ {2}}$

Bunu ekleyerek sonuçları:

${\ displaystyle m \ omega ^ {2} r = {\ frac {GMm} {r ^ {2}}}}$

Vermek için çözme : ${\ görüntü stili r}$

${\ displaystyle r = {\ sqrt [{3}] {G {\ frac {M} {\ omega ^ {2}}}}}}$

Açısal frekans , dönme periyodundan şu şekilde kaynaklanır: ${\ görüntü stili \ omega}$${\ görüntü stili t}$

${\ displaystyle \ omega = {\ frac {2 \ pi} {t}}}$

Bunu formüle eklemek şunları verir: ${\ görüntü stili r}$

${\ displaystyle r = {\ sqrt [{3}] {{\ frac {G} {4 \ pi ^ {2}}} Mt ^ {2}}}}$

Bu formül şimdi, söz konusu gezegenin merkezinden başlayarak bir kütle merkezinin durağan yörüngesinin yarıçapını belirler.

Yörüngenin gezegenin yüzeyinden uzaklığını elde etmek için - örneğin yer sabit bir uydunun dünya yüzeyinden yüksekliği - sonuçtan yarıçapının çıkarılması gerekir. Böylece sahibiz:

${\ displaystyle h = {\ sqrt [{3}] {{\ frac {G} {4 \ pi ^ {2}}} Mt ^ {2}}} - R_ {P}}$

nerede gezegenin yarıçapını gösterir. ${\ görüntü stili R_ {P}}$

Gezegenin bilinen yörünge verilerine sahip bir uydusu (örneğin ay) varsa , Kepler'in üçüncü yasası da alternatif olarak kullanılabilir.

${\ displaystyle {\ frac {T _ {\ metin {Cts}} ^ {2}} {T _ {\ metin {Ay}} ^ {2}}} = {\ frac {r _ {\ metin {Cts} } ^ { 3}} {r _ {\ metin {ay}} ^ {3}}}}$

uydu ve yerdurağan uydu için geçerlidir.

Bir karasal uydu örneğinde, dünyanın ayının yörünge verileri kullanılabilir (yörünge süresi T _ay ≈ 655 sa, ay yörüngesinin ana yarı ekseni r _ay ≈ 384.000 km, T _Sat = 23 sa 56 dak). Dairesel yörünge nedeniyle yörünge yarıçapına eşit olan, durağan uydunun yörünge yarıçapı için çözüldü, bu şu şekilde sonuçlanır:

${\ displaystyle r _ {\ text {Sat}} = {\ sqrt [{3}] {\ frac {r _ {\ text {moon}} ^ {3} \ cdot T _ {\ text {Cts}} ^ {2} } {T _ {\ metin {ay}} ^ {2}}}} \ yaklaşık 42000 \, \ matematik {km}}$

Gezegenin yüzeyinin üzerindeki yükseklik, burada dünya, yine gezegenin yarıçapının çıkarılmasıyla elde edilir.

Öykü

Web yüksekliğine bağlı olarak dolaşım hızı

Jeostatik bir uydu fikri ilk olarak Herman Potočnik tarafından 1928'de yayınlanan Uzayda Gezinme Sorunu - Roket Motoru adlı kitabında yayınlandı .

1945'te bilim kurgu yazarı Arthur C. Clarke, uyduları sabit yörüngeye yerleştirmeyi önerdi. Dünya çapında radyo iletişimi, her biri 120 ° kaydırılmış üç uydu ile mümkün olacaktır. Önümüzdeki 25 yıl içinde uyduların oraya yerleştirilebileceğini varsayıyordu. İle Syncom 2 1963 ve yere eşzamanlı yörüngede Syncom 3 1964 yılında yörüngede, onun fikri 19 hakkında yıllar sonra, çok daha hızlı gerçekleşmiştir.

Sağdaki resim Clarke'ın fikirlerini Wireless World dergisinde halka ilk kez sunduğu diyagramı göstermektedir .

Ayrıca bakınız

• yerdurağan uyduların listesi

İnternet linkleri

• GEO bir uydunun Orbit ( Memento 2 Mart 2009 , Internet Archive )
• Kitap taraması: Uzayda gezinme sorunu. Roket motoru. tarafından Herman Potočnik'in takma Hermann Noordung. 21 Ocak 2020'de erişildi

Bireysel kanıt

1. ^ Arthur C. Clarke'ın Geostationary Satellite Communications için 1945 Teklifi