Geostatsionaarne orbiit: erinevus redaktsioonide vahel

Geostatsionaarne orbiit, geostatsionaarne Maa orbiit või geosünkroonne ekvatoriaalne(GEO) on ringikujuline [[orbiit]] 35786 kilomeetri kõrgusel, mis asetseb Maa ekvaatori kohal ja on kohakuti Maa pöörlemise suunaga<ref>[http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1212/1212.3863.pdf A geostationary Earth orbit satellite model using Easy Java Simulation Loo Kang Wee and Giam Hwee Goh 2013 Phys. Educ. 48 72]</ref>. Objektil, mis on sellisel orbiidil, on orbitaalne [[periood]] võrdne Maa pöörlemise perioodiga(üks päevööpäev) ja seetõttu tundub Maal olevateolevatele vaatlejatele mitte liikuvana,satellliit kindlas taevataevapunktis positsioonisstatsionaarselt olevana.

[[Militaarne_kommunikatsioon#Kommunikatsioonisatelliidid|Kommunikatsioonisatelliidid]] ja ilmasatelliidid omavad tihti geostatsionaarseid objekteorbiite, eesmärgiga, etkuna satelliidi antennid, mis nendega suhtlevad, ei pea neid jälgima,. neidSeetõttu on neid võimalik jälgida kogu aeg ning antenne saab suunata täpselt ühele kindlale positsioonile. Seda omadust kasutades on võimalik erinevad teaduseksperimendid, näiteks ookeani värvi mõõtvad satelliitid(näiteks ''Geostationary Ocean Color Imager''([[GOCI]])), mida saab opereerida geostatsionaarsel orbiidil nii, et jälgida väga väikeseid muutuseid ookeani keskkondades. Geostatsionaarne orbiit on üks alaliike geosünkroonsest orbiidist.

Idee [[geosünkroonne satelliit|geosünkroonse satelliidi]] kasutamiseks sides toodi esimesena välja 1928 aastal [[Herman Potočniki]] poolt<ref name='NASA SP-4026'>{{cite book | last = Noordung | first = Hermann | authorlink = | coauthors = et al. | title = The Problem With Space Travel | publisher = DIANE Publishing | year = 1995 | location = | page = 72 | url = | doi = | id = | isbn = 978-0-7881-1849-4 | origyear=1929 | others=Translation from original German}}</ref>. Esimene geostatsionaarse orbiiti kirjeldus populaarses kirjastuses oli [[George O. Smith]] raamatus "[[Venus Equilateral]]", kuigi seal ei mindud väga detailidesse. Briti ulmekirjanduse kirjanik [[Arthur C. Clarke]] kirjutas geostatsionaarsetest orbiitidesorbiitidest põhjalikumalt koos detailidega, kuidas see töötaks 1945. aasta väljaandes "''Extra-Terrestial Relays - Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?''", välja antud Wireless World ajakirjas. Clarke andis tunnustust sissejuhatuses ka George O. Smithi "''The Complete Venus Equilateral''" raamatule<ref>{{cite web | publisher = Arthur C. Clark | url = http://www.clarkefoundation.org/docs/ClarkeWirelessWorldArticle.pdf | title = Extra-Terrestrial Relays — Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage? | date = October 1945 | accessdate = 4 March 2009 | archiveurl = http://web.archive.org/web/20090318000548/http://www.clarkefoundation.org/docs/ClarkeWirelessWorldArticle.pdf| archivedate= 18 March 2009 }}</ref>. SeeSeda orbiit, mida Clarke esimesena kirjeldas kui kasulik orbiit kommunikatsiooni eesmärgil loodud satelliitidele, tuntakse ka Clarke orbiidi nime all. Sarnaselt on ka defineeritud Clarke vöö, mis on kosmose piirkond,mis on 35786 kmkilomeetri kõrgusel Maa ookeanite pinnast ja samal ajal ekvaatori tasandil, kus geostatsionaarsete orbiitiorbiitide ligidasedlähedased orbiidid on võimalikud<ref>{{cite web | publisher = Arthur C. Clark | url = http://www.clarkefoundation.org/docs/ClarkeWirelessWorldArticle.pdf | title = Extra-Terrestrial Relays — Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage? | date = October 1945 | accessdate = 4 March 2009 | archiveurl = http://web.archive.org/web/20090318000548/http://www.clarkefoundation.org/docs/ClarkeWirelessWorldArticle.pdf| archivedate= 18 March 2009 }}</ref>. Clarke orbiit on umbes 265 000 km pikk.

Enamik kommertsiaalseid kommunikatsiooni satelliite, erinevaid ülekandeid tegevaid satelliite ja SBAS satelliite opereerivad geostatsionaarsetel orbiitidel. [[Geostatsionaarne ülemineku orbiit|Geostatsionaarset ülemineku orbiiti]] kasutatakse, et asetada satelliit madalast Maa orbiidist geostatsionaarsele orbiidile (Vene televisiooni satelliidid on ka kasutanud elliptilisi [[Molniya orbiit| Molniya]] ja [[Tundra orbiit|Tundra]] orbiite kõrgete [[laiuskraad|laiuskraadide]] tõttu, millel osa Venemaa elanikkonast asub). Esimene satelliit, mis lennutati geostatsionaarsele orbiidile oli [[Syncom-3]], mille rakketiks oli [[Delta-D]] ning see juhtus aastal 1964.

Ülemaailmset satelliitide võrgustiku, mis koosneb meteoroloogistest satelliitidest ja mis asuvad geostatsionaarsel orbiidil kasutatakse, et edastada nähtavad ja indrapunasesinfrapunases piirkonnas tehtud pilte Maa pinnast ja atmosfäärist. Need satelliidisatelliitide süsteemid on järgnevad:

* [[Meteosat]], üles lastud [[Euroopa kosmoseagentuur|Euroopa kosmoseagentuuri]] poolt ja opereeritud Euroopa ilmasatelliitide organisatsiooni poolt (''European Weather Satellite Organization'') ja ka [[EUMETSAT]]

Kasutades [[päikesepuri|päikesepurje]] on teoreetiliselt võimalik orbiiti säilitada nii kaua kui elektroonika radiatsiooni tõttu enam ei tööta. Seda ideed ei ole siaani rakendatud, kuid see idee on väga looustandev.

Geostatsionaarne orbiit on ainult saavutatav kõrgustel, mis on väga lähedased 35786 km janing orbiitidel, mis on täpselt ekvaatori kohal. Sellel orbiidil on objektide kiirused 3.07 km/s ning orbiidi periood on 1436 minutit , mis on peaaegu täpselt võrdne ühe ööpäevaga janing võrdne 23.934461223 tunniga. See tagab, et satelliit on kooskõlas Maa pöörlemise perioodiga ning on statsionaarse jalajäljega Maalt vaadataes. Kõik geostatsionaarsed satelliidid asuvad sellel ringil.

Kombinatsioon [[Kuu]] gravitatsioonist, [[päike|päikese]] gravitatsioonist ja Maa ellipsoididilisest kujust tähendab, et iga geostatsionaarsel objektil orbiiditasand hakkab orbiidi tasand pretsesserima. Selle [[pretsessioon|prestessiooni]] periood on umbes 53 aastat ning algne inklinatsiooni gradient, mis on umbes 0.85 kraadi aastas, viib selleni, et umbes 26.5 aasta tagant on maksimaalne inklinatsioon 15 kraadi. Et seda orbitaalset [[häiritus|häiritust]] korrigeerida, on vajalikud regulaarsed orbitaalsed manöövrid, mille jaoks on vajalikud,satelliidile misvaja vajavadanda aasta jooksul umbes 50 m/s suursutsuursune delta-vdv.

Teine effekt millega tuleb arvestada on [[pikkuskraad|pikkuskraadide]] nihe, mida põhjustab Maa asümmetrilisus, ehk teisisõnu on ekvaatori kuju vähesel määral elliptiline.Seetõttu on kaks stabiilset tasakaalupunkti, mis on 75.3°E ja 104.7°W, ning kaks mittestabiilset tasakaalupunkti, mis on 165.3°E ja 14.7°W. Suvaline geostatsionaarne objekt, mis asub nende kahe tasakaalupunkti vahel kiireneb aeglaselt stabiilsete tasakaalupunktide poole kui selle vastu midagi aktiivselt ei tehta. Selle tõttu hakkab objekt perioodiliselt tasakaalupunkti ümber liikuma. Selle effekti korrigeerimiseks on vajalikud kontrollimanöövrid, mis vajavad kuni 2 m/s [[delta-v}}]]d aastas, mis sõltub soovitavast pikkuskraadist.

Päikesetuul ja radiatsiooni poolt tekitatav jõud samuti avaldavad samuti effekti orbiidi stabiilsusele, mis ajapikku viivad geostatsionaarsel orbiidil oleva objekti nende algsetest orbiitidest eemale.

Satelliidid geostatsionaarsetel orbiitidel on küllalt kaugel Maast, et tekitada märkimisväärne ajavahe signaali saatmise ja vastuvõtmise vahel. Umbes veerand sekundit läheb selleks, et üks Maal asuv saatja saadaks signaali satelliidile ja saaks vastuse Maajaammaajaamalt. Ehk siis suhtluseks kahe Maajaamamaajaama vahel läheksläheb pool sekundit aega.

Näiteks maajaamadeleMaajaamadele, mis on laiuskraadidel ''φ''&nbsp;=&nbsp;±45° satelliidi meridiaanist saab signaali liikumist Maalt satelliidile ja tagasi arvutada kasutaskasutades [[koosinusteoreem|koosinusteoreemi]]. kuiSelle onjaoks peab olema antud geostatsionaarse orbiidi raadius r, Maa raadius R ning valguskiirus c. Selle valemi saab välja kirjutada kui

See ajavahe tekitab probleeme süstemmidessüsteemides, kus on tähtis latentsus näiteks kommunikatsioon<ref>[http://www.isoc.org/inet96/proceedings/g1/g1_3.htm The Teledesic Network: Using Low-Earth-Orbit Satellites to Provide Broadband, Wireless, Real-Time Internet Access Worldwide<!-- Bot generated title -->]</ref>.

Kõik satelliidid geostatsionaarsel orbiidil peavad asuma ühel ringil ekvaatori kohal. Kuna satelliitide kommunikatsioon ei tohi omavahel interfereeruda operatsioonide käigus, siis on piiratud arv "kohti" sellel orbiidil, sest kommunikatsiooniks sobivad raadiosagedused on limiteeritud. Sellest tuleneb ka konflikte erinevate riikide vahel, kes tahavad sarnaseid kohti orbiidil (probleemiks riikidel, mis asuvad erinevatelsamadel pikkuskraadidel, aga erinevatel laiuskraadidel) ning tahavad jaotada satelliitide sagedusi. Sageduste jaotamiste ja nendega seotud probleemidega tegeleb [[Rahvusvaheline Telekommunikatsiooni Liit]]

. 1976. aasta Bogota deklaratsioonis proovisid kaheksa riiki ekvaatoril proovisid kuulutada nende kohal oleva kosmoseala enda territooriumiks, kuid seesellega ei leidnudoldud rahul teiste riikide poolt ning praegu tegeleb sellega ikkagi Rahvusvaheline ülemaailmsetTelekommunikatsiooni kinnitustLiit.

Kui satelliitidel saab kütus otsa, siis nad ei suuda enam püsida geostatsionaarsel orbiidil. Tavaliselt saatjad ja ülejäänud satelliidil asuvad alamsüsteemid kestavad kauem kui mootorites olev kütus ning mõndasi satelliite on seetõttu võimalik kasutada ka natukene inklineeritud orbiitidel, kus on ka maajaamade poolt vajalik korralik satelliitide jälgimissüsteem. Kui satelliidid on oma eluea lõpus, siis peavad satelliidid geostatsionaarselt orbiidilt liikuma surnuaia orbiidile, kus satelliidid ei jää ette uutele satelliitidele, mis tulevikus üles lastakse ja et ei oleks [[kosmoseprügi|kosmoseprügiga]] ohtu kokkupõrgeteks<ref>Shi Hu-Li, Han Yan-Ben, Ma Li-Hua, Pei Jun, Yin Zhi-Qiang and Ji Hai-Fu (2010). Beyond Life-Cycle Utilization of Geostationary Communication Satellites in End-of-Life, Satellite Communications, Nazzareno Diodato (Ed.), ISBN 978-953-307-135-0, InTech, {{cite web | url = http://www.intechopen.com/articles/show/title/multi-life-cycles-utilization-of-retired-satellites | title = Beyond Life-Cycle Utilization of Geostationary Communication Satellites in End-of-Life}}</ref><ref>{{cite web | url=http://www.satsig.net/satellite/inclined-orbit-operation.htm | title = Inclined orbit operation}}</ref>.

Newtoni teise seaduse abil saame me asendada jõud '''F''' objekti massi ja kiirenduse korrutisega, mis on selle jõu tulemused.:

Seejärel asendame valemis kiirenduse Maa gravitatsioonilise konstandiga.:

Siin paneme tähele, et mass 'm' on nii vasakul kui ka paremal pool avaldises.See tähendab, et kõrguse arvutamine lihtsustub selle punkti leidmisele, kus kesktõmbekiirendus on võrdne gravitatsiooni poolt tekitatava kiirenduse 'g'-ga.