Геостационарна орбита

Два геостационарна сателита у истој орбити
Поглед од 5° × 6° на део геостационарног појаса, који приказује неколико геостационарних сателита. Они са нагибом 0° формирају дијагонални појас преко слике; изнад ове линије видљиво је неколико објеката са малим нагибима ка екватору. Сателити су прецизни, док су звезде створиле звездане трагове због Земљине ротације.

Геостационарна орбита је специјални случај геосинхроне орбите. То је кружна орбита око планете Земље са инклинацијом 0° (тело је изнад Земљиног екватора) и при чему је период орбите тела једнак сидеричком периоду ротације планете Земље. Тело на оваквој орбити за посматрача на Земљи ће стално имати исти положај на небу, тј. његове координате у хоризонтском координатном систему су константне.[1]

Велика полуоса геостационарних орбита износи 42.164 km (напомена да се рачуна од центра Земље). Велики број вештачких сателита, најчешће телекомуникационих и навигационих, се налази на оваквој орбити.[1] Овакву орбиту је први предложио Херман Поточник 1929. године у свом делу "Der Raketenmotor". Касније је Артур Кларк, 1945. године, у свом делу "Extra-Terrestrial Relays" такође описао ову врсту путање око Земље. Понекад се у његову част ова врста орбита назива Кларкова орбита.

Историја

Синком 2, први геосинхрони сателит

Херман Поточник је 1929. описао геосинхроне орбите у уопштем и посебном случају геостационарне Земљине орбите посебно као корисне орбите за свемирске станице.[2] Прво појављивање геостационарне орбите у популарној литератури било је октобра 1942. године, у првој причи о Венери Еквилатерал Џорџа О. Смита,[3] али Смит није улазио у детаље. Британски писац научне фантастике Артур Ц. Кларк популаризовао је и проширио концепт у раду из 1945. године под насловом Ванземаљски релеји – Да ли могу ракетне станице да пружају радио покривеност широм света?, објављеном у Wireless World магазину. Кларк је признао везу у свом уводу у Комплетна Венера Еквилатерал.[4][5] Орбита, коју је Кларк први описао као корисну за радиодифузне и релејне комуникационе сателите,[5] понекад се назива и Кларкова орбита.[6] Слично, колекција вештачких сателита у овој орбити је позната као Кларков појас.[7]

У техничкој терминологији, орбита се назива било геостационарна или геосинхрона екваторијална орбита, са терминима који се донекле користе наизменично.[8]

Први геостационарни сателит дизајнирао је Харолд Розен док је радио у Хјузовој авионској компанији 1959. године. Инспирисан Спутњиком 1, он је желео да користи геостационарни сателит за глобализацију комуникација. Телекомуникације између САД и Европе тада су биле могуће између само 136 људи истовремено, и ослањале су се на високофреквентне радио станице и подморски кабл.[9]

У то време се сматрало да би било потребно превише ракетне снаге да би се сателит поставио у геостационарну орбиту и да неће преживети довољно дуго да оправда трошкове,[10] те су рани напори уложени у констелације сателита у ниској или средњој Земљиној орбити.[11] Први од њих су били пасивни Ехо балон сателити 1960. године, а затим Телстар 1 1962. године.[12] Иако су ови пројекти имали потешкоћа са јачином сигнала и праћењем, што је могло да се реши преко геостационарних сателита, концепт је виђен као непрактичан, те је Хјуз често ускраћивао средства и подршку.[11][9]

До 1961. године, Розен и његов тим су произвели цилиндрични прототип пречника 76 cm (30 in), висине 38 cm (15 in), тежине 11,3 kg (25 lb), лаган и довољно мали да се постави у орбиту. Он је био спински стабилизован диполном антеном која је производила таласни облик у облику палачинке.[13] У августу 1961. они су били изнајмљени да почну изградњу правог сателита.[9] Они су изгубили Синком 1 због квара електронике, али је Синцом 2 успешно стављен у геосинхрону орбиту 1963. Иако је његова нагнута орбита и даље захтевала покретне антене, био је у стању да преноси ТВ пренос и омогућио је америчком председнику Џону Ф. Кенедију да разговара телефоном са Нигеријским премијером Абубакар Тафава Балевом са брода 23. августа 1963. године.[11][14]

Први сателит постављен у геостационарну орбиту био је Синком 3, који је лансиран ракетом Делта Д 1964. године.[15] Са повећаним пропусним опсегом, овај сателит је могао да преноси уживо пренос летњих олимпијских игара из Јапана у Америку. Геостационарне орбите су од тада у уобичајеној употреби, посебно за сателитску телевизију.[11]

Данас постоје стотине геостационарних сателита који обезбеђују даљинску детекцију и комуникацију.[9][16]

Иако већина насељених копнених локација на планети сада има копнене комуникационе објекте (микроталасне, оптичке), са телефонским приступом који покрива 96% становништва и приступом интернету 90%,[17] нека рурална и удаљена подручја у развијеним земљама још увек се ослањају на сателитске комуникације.[18][19]

Употребе

Већина комерцијалних комуникационих сателита, емисионих сателита и SBAS сателита раде у геостационарним орбитама.[20][21][22]

Комуникације

Геостационарни комуникациони сателити су корисни јер су видљиви са велике површине земљине површине, покривајући 81° у географској ширини и дужини.[23] Они изгледају непомично на небу, што елиминише потребу да земаљске станице имају покретне антене. То значи да посматрачи са Земље могу да подигну мале, јефтине и стационарне антене које су увек усмерене ка жељеном сателиту.[24]‍:537 Међутим, кашњење постаје значајно, јер је потребно око 240 ms да сигнал прође са земљског предајника на екватору до сателита и назад.[24]‍:538 Ово кашњење представља проблеме за апликације осетљиве на кашњење као што је гласовна комуникација,[25] тако да се геостационарни комуникациони сателити првенствено користе за једносмерну забаву и апликације где су алтернативе ниског кашњења нису доступне.[26]

Геостационарни сателити су директно изнад главе на екватору и изгледају ниже на небу посматрачу ближе половима. Како се посматрачева географска ширина повећава, комуникација постаје тежа због фактора као што су атмосферска рефракција, Земљина топлотна емисија, препреке у линији вида и рефлексије сигнала са земље или оближњих структура. На географским ширинама изнад око 81°, геостационарни сателити су испод хоризонта и уопште се не могу видети.[23] Због тога су неки руски комуникациони сателити користили елиптичне орбите Молније и Тундре, које имају одличну видљивост на високим географским ширинама.[27]

Види још

Извори

  1. ^ а б „Synchronous Orbit“. У Encyclopedia of Astronomy & Astrophysics, Nature Publishing Group, 2001
  2. ^ Noordung, Hermann (1929). Das Problem der Befahrung des Weltraums: Der Raketen-Motor (PDF). Berlin: Richard Carl Schmidt & Co. стр. 98—100. 
  3. ^ "(Korvus's message is sent) to a small, squat building at the outskirts of Northern Landing. It was hurled at the sky. ... It ... arrived at the relay station tired and worn, ... when it reached a space station only five hundred miles above the city of North Landing." Smith, George O. (1976). The Complete Venus Equilateral. New York: Ballantine Books. стр. 3—4. ISBN 978-0-345-28953-7. 
  4. ^ "It is therefore quite possible that these stories influenced me subconsciously when ... I worked out the principles of synchronous communications satellites ...", McAleer, Neil (1992). Arthur C. Clarke. Contemporary Books. стр. 54. ISBN 978-0-809-24324-2. 
  5. ^ а б Arthur C. Clarke (октобар 1945). „Extraterrestrial Relays: Can Rocket Stations Give World-wide Radio Coverage?” (PDF). Arthur C. Clarke Institute for Space Education. Приступљено 1. 1. 2021. 
  6. ^ Phillips Davis (ур.). „Basics of Space Flight Section 1 Part 5, Geostationary Orbits”. NASA. Приступљено 25. 8. 2019. 
  7. ^ Mills, Mike (3. 8. 1997). „Orbit Wars: Arthur C. Clarke and the Global Communications Satellite”. The Washington Post Magazine. стр. 12—13. Приступљено 25. 8. 2019. 
  8. ^ Kidder, S.Q. (2015). „Satellites and satellite remote senssing: Orbits”. Ур.: North, Gerald; Pyla, John; Zhang, Fuqing. Encyclopedia of Atmospheric Sciences (2 изд.). Elsiver. стр. 95—106. ISBN 9780123822253. doi:10.1016/B978-0-12-382225-3.00362-5. 
  9. ^ а б в г McClintock, Jack (9. 11. 2003). „Communications: Harold Rosen – The Seer of Geostationary Satellites”. Discover Magazine. Приступљено 25. 8. 2019. 
  10. ^ Perkins, Robert (31. 1. 2017). Harold Rosen, 1926–2017. Caltech. Приступљено 25. 8. 2019. 
  11. ^ а б в г Vartabedian, Ralph (26. 7. 2013). „How a satellite called Syncom changed the world”. Los Angeles Times. Приступљено 25. 8. 2019. 
  12. ^ Daniel R. Glover (1997). „Chapter 6: NASA Experimental Communications Satellites, 1958-1995”. Ур.: Andrew J Butrica. Beyond The Ionosphere: Fifty Years of Satellite Communication. NASA. Bibcode:1997bify.book.....B. 
  13. ^ David R. Williams (ур.). „Syncom 2”. NASA. Приступљено 29. 9. 2019. 
  14. ^ „World's First Geosynchronous Satellite Launched”. History Channel. Foxtel. 19. 6. 2016. Архивирано из оригинала 07. 12. 2019. г. Приступљено 25. 8. 2019. 
  15. ^ David R. Williams (ур.). „Syncom 3”. NASA. Приступљено 29. 9. 2019. 
  16. ^ Howell, Elizabeth (24. 4. 2015). „What Is a Geosynchronous Orbit?”. Space.com. Приступљено 25. 8. 2019. 
  17. ^ „ITU releases 2018 global and regional ICT estimates”. International Telecommunication Union. 7. 12. 2018. Приступљено 25. 8. 2019. 
  18. ^ Thompson, Geoff (24. 4. 2019). „Australia was promised superfast broadband with the NBN. This is what we got”. ABC. Приступљено 25. 8. 2019. 
  19. ^ Tibken, Shara (22. 10. 2018). „In farm country, forget broadband. You might not have internet at all. 5G is around the corner, yet pockets of America still can't get basic internet access.”. CNET. Приступљено 25. 8. 2019. 
  20. ^ „Orbits”. ESA. 4. 10. 2018. Приступљено 1. 10. 2019. 
  21. ^ „Deployment of an SBAS system demonstration in Southern Africa”. GMV. 6. 8. 2016. Приступљено 1. 10. 2019. 
  22. ^ Richard Thompson. „Satellites, Geo-stationary orbits and Solar Eclipses”. BOM. Приступљено 1. 10. 2019. 
  23. ^ а б Soler, Tomás; Eisemann, David W. (август 1994). „Determination of Look Angles To Geostationary Communication Satellites” (PDF). Journal of Surveying Engineering. 120 (3): 123. ISSN 0733-9453. doi:10.1061/(ASCE)0733-9453(1994)120:3(115). Приступљено 16. 4. 2019. 
  24. ^ а б Wertz, James Richard; Larson, Wiley J. (1999). Larson, Wiley J.; Wertz, James R., ур. Space Mission Analysis and Design. Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers. Bibcode:1999smad.book.....W. ISBN 1-881883-10-8. 
  25. ^ Kohn, Daniel (6. 3. 2016). „The Teledesic Network: Using Low-Earth-Orbit Satellites to Provide Broadband, Wireless, Real-Time Internet Access Worldwide”. Teledesic Corporation, USA. 
  26. ^ Freeman, Roger L. (22. 7. 2002). „Satellite Communications”. Reference Manual for Telecommunications Engineering. American Cancer Society. ISBN 0471208051. doi:10.1002/0471208051.fre018. 
  27. ^ History Committee of the American Astronautical Society (23. 8. 2010). Johnson, Stephen B., ур. Space Exploration and Humanity: A Historical Encyclopedia. 1. Greenwood Publishing Group. стр. 416. ISBN 978-1-85109-514-8. Приступљено 17. 4. 2019. 

Спољашње везе

Геостационарна орбита на Викимедијиној остави.