Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Mzunguko wa kuongezeka

Satelaiti mbili za geostationary katika obiti sawa
Mtazamo wa 5 × 6 wa sehemu ya ukanda wa geostationary, unaonyesha satellites kadhaa za geostationary. Wale wenye mwelekeo 0 ° huunda ukanda wa diagon katika picha; vitu vichache na mwelekeo mdogo wa equator vinaonekana juu ya mstari huu. Satalaiti ni alama, wakati nyota zimeunda njia ndogo kutokana na mzunguko wa Dunia .

Obiti geostationary, geostationary obiti dunia au geosynchronous Ikweta obiti [1] (GEO) ni mviringo obiti kilomita 35,786 (22,236 mi) juu ya dunia ikweta na kufuata mwelekeo wa mzunguko wa dunia. Kitu kilicho katika obiti vile kina kipindi cha mzunguko sawa na kipindi cha mzunguko wa Dunia ( siku moja ya mwisho ) na hivyo inaonekana isiyopungua, katika nafasi ya kudumu mbinguni, kwa waangalizi wa ardhi. Satalaiti za mawasiliano na satellites ya hali ya hewa mara nyingi huwekwa katika vidogo vya geostationary, ili antenna za satellite (ziko kwenye Dunia ) ambazo zinawasiliana nao hazipaswi kuzunguka kufuatilia, lakini zinaweza kutajwa kwa kudumu katika nafasi ya mbinguni ambapo satelaiti ni iko. Kutumia satellites rangi ya bahari ya bahari na saratani za mwanga zinazoonekana na za karibu (kwa mfano Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) zinaweza pia kutumika katika obiti ya geostationary ili kufuatilia mabadiliko mazuri ya mazingira ya bahari.

Orbit geostationary ni aina fulani ya obiti ya kijiografia , tofauti ni kwamba wakati kitu kilicho katika obiti geosynchronous kinarudi kwenye hatua sawa mbinguni kwa wakati mmoja kwa kila siku, kitu kilicho katika obiti ya geostationary hachiachi kamwe nafasi hiyo. Mipangilio ya kijiografia inakwenda juu na chini kuhusiana na hatua juu ya uso wa dunia, kwa sababu wakati vikwazo vya geostationary vina mwelekeo wa digrii 0 zinazohusiana na equator , orbits za geosynchronous zina mwelekeo tofauti.

Yaliyomo

Historia

Dhana ya kituo cha nafasi ya geostationary iliyo na mawasiliano ya redio ilichapishwa mwaka 1928 na Herman Potočnik . [2] Muonekano wa kwanza wa mzunguko wa geostationary katika vitabu vingi ulikuwa kwenye hadithi ya kwanza ya Venus Equilateral na George O. Smith , [3] lakini Smith hakuingia katika maelezo zaidi. Mwandishi wa sayansi ya uongo wa Uingereza Arthur C. Clarke aliwasambaza wazo hilo kwa maelezo zaidi juu ya jinsi ingeweza kufanya kazi, katika jarida la 1945 yenye kichwa "Relays ya ziada ya ardhi - Je, Vituo vya Rocket Kutoa Radio ya Ulimwenguni Pote?", Iliyochapishwa katika gazeti la Wireless World . Clarke alikubali uhusiano huo katika kuanzishwa kwake kwa The Complete Venus Equilateral . [4] Mzunguko, ambao Clarke kwanza ulielezea kuwa muhimu kwa satelaiti za mawasiliano na relay, [5] wakati mwingine huitwa Clarke Orbit . [6] Vivyo hivyo, ukanda wa Clarke ni sehemu ya nafasi kuhusu kilomita 35,786 (22,236 mi) juu ya usawa wa bahari , katika ndege ya equator, ambapo njia zenye karibu zinaweza kutekelezwa. Orbit ya Clarke ni karibu kilomita 265,000 (165,000 mi) katika mduara.

Matumizi ya matumizi

Wengi wa satelaiti za mawasiliano ya kibiashara, kutangaza satellites na satelaiti za SBAS hufanya kazi katika vituo vya geostationary. Mzunguko wa uhamisho wa geostationary hutumiwa kuhamisha satelaiti kutoka kwa mteremko wa chini wa Dunia (LEO) kwenye mzunguko wa geostationary. Satala ya kwanza iliyowekwa katika obiti ya geostationary ilikuwa Syncom -3, iliyozinduliwa na rocket Delta D mwaka 1964.

Mtandao wa duniani kote wa satellites ya hali ya hewa ya uendeshaji hutumika kutoa picha zinazoonekana na za infrared za uso wa dunia na anga. Mifumo hii ya satellite hujumuisha:

  • Marekani GOES
  • Meteosat , iliyozinduliwa na Shirika la Anga la Ulaya na lililoendeshwa na Shirika la Ulaya la Satellite Satellite, EUMETSAT
  • Himawari ya Kijapani
  • Kichina Fengyun
  • Mfululizo wa INSAT wa India

Sherehe , satellite inayotumia nishati ya jua ili kurekebisha mzunguko wake, inaweza kinadharia yenyewe katika "orbit" ya geostationary yenye urefu tofauti na / au mwelekeo kutoka kwa "utamaduni wa jadi" wa kijiografia. [7]

Mawasiliano ya

Satellites katika vidogo vya geostationary ni mbali sana kutoka duniani kwamba latency mawasiliano inakuwa muhimu - karibu robo ya pili kwa safari kutoka moja ya msingi-transmitter kwa satelaiti na kurudi nyingine ya msingi transmitter; karibu na nusu ya pili kwa mawasiliano ya safari ya duru kutoka kwenye kituo cha dunia hadi nyingine na kisha kurudi kwa kwanza.

Kwa mfano, kwa vituo vya ardhi kwenye latitudes ya φ = ± 45 ° kwenye meridian sawa kama satellite, muda uliotumika kwa ishara kupita kutoka duniani hadi satellite na kurudi tena inaweza kuhesabiwa kwa kutumia sheria ya cosine , kutokana na orbital geostationary radius r (inayotokana chini), Radi ya Dunia R na kasi ya mwanga c , kama

(Kumbuka kuwa r ni radius orbital, umbali kutoka katikati ya Dunia, si urefu juu ya equator.)

Ucheleweshaji huu husababisha matatizo kwa maombi ya latency-sensitive kama mawasiliano ya sauti. [8]

Satalaiti za kisasa zinaingilia moja kwa moja kwenye equator na huwa chini zaidi mbinguni zaidi ya safari ya kaskazini au kusini. Kwa kuwa latitude ya mwangalizi huongezeka, mawasiliano huwa vigumu zaidi kutokana na mambo kama vile kukataa kwa anga, uharibifu wa ardhi, ufumbuzi wa mstari wa-sight, na ufunuo wa signal kutoka chini au miundo ya karibu. Katika latitudes juu ya 81 °, satellites geostationary ni chini ya upeo na hauwezi kuonekana kabisa. [9] Kwa sababu hii, baadhi ya satelaiti za mawasiliano ya Kirusi zimetumia mizunguko ya elliptical ya Molniya na Tundra , ambayo inaonekana sana katika latitudes ya juu.

Ugawaji wa utaratibu

Satellites katika mzunguko wa geostationary lazima wote waweke pete moja juu ya equator . Mahitaji ya nafasi ya satelaiti hizi mbali ili kuepuka kuingiliwa kwa madhara ya radio-frequency wakati wa operesheni inamaanisha kuwa kuna idadi ndogo ya "maridadi" ya orbital inapatikana, hivyo tu idadi ndogo ya satelaiti inaweza kutumika katika obiti geostationary. Hii imesababisha mgogoro kati ya nchi mbalimbali wanaotaka kufikia mipangilio sawa ya orbital (nchi zililo karibu na usawa huo na latti tofauti) na frequency za redio. Migogoro hii inachukuliwa kupitia utaratibu wa ugawaji wa Umoja wa Kimataifa wa Mawasiliano . [10] [11] Katika Azimio la Bogota la 1976, nchi nane zilizowekwa kwenye equator ya Dunia zilidai uhuru juu ya vikwazo vya geostationary juu ya wilaya yao, lakini madai hayakupata kutambuliwa kimataifa. [12]

Utulivu wa maadili

Orbit geostationary inaweza kupatikana tu katika urefu karibu sana na 35,786 km (22,236 mi) na moja kwa moja juu ya equator. Hii inalingana na kasi ya orbital ya 3.07 km / s (1.91 mi / s) na kipindi cha orbital cha dakika 1,436, ambacho kinalingana na siku moja ya mwisho (23.934461223 masaa). Hii inahakikisha kwamba satellite itafananisha kipindi cha mzunguko wa Dunia na ina alama ya chini ya ardhi. Satelaiti zote za geostationary zinapaswa kuwepo kwenye pete hii.

Mchanganyiko wa mvuto wa mwezi , mvuto wa nishati ya jua , na uharibifu wa ardhi kwenye miti yake husababisha mwendo wa maandamano ya ndege ya orbital ya kitu chochote cha jiji, na kipindi cha orbital cha miaka 53 na mwelekeo wa awali wa karibu 0.85 ° kwa mwaka , kufikia mwelekeo mkubwa wa 15 ° baada ya miaka 26.5. [13] Ili kurekebisha ugomvi huu wa orbital , uendeshaji wa kituo cha kawaida wa uendeshaji ni muhimu, unaofikia delta-v ya takriban 50 m / s kwa mwaka.

Athari ya pili kuzingatiwa ni umbali wa umbali, unasababishwa na asymmetry ya Dunia - equator ni elliptical kidogo. Kuna imara mbili (saa 75.3 ° E na 252 ° E) na mbili zisizoweza (saa 165.3 ° E na 14.7 ° W) pointi za usawa. Kitu chochote kikubwa kilichowekwa kati ya alama za usawa bila (bila ya hatua yoyote) polepole kasi kuelekea nafasi imara ya usawa, na kusababisha mabadiliko ya mara kwa mara ya longitude. [13] Marekebisho ya athari hii inahitaji uendeshaji wa kuweka kituo na eneo la delta-v la karibu 2 m / s kwa mwaka, kulingana na upendwa uliotaka.

Upepo wa jua na shinikizo la mionzi pia hufanya nguvu ndogo juu ya satelaiti; baada ya muda, hizi zinawafanya waweke polepole mbali na njia zao zilizowekwa.

Kwa kutokuwepo kwa misioni ya huduma kutoka duniani au njia ya kupitisha upya, matumizi ya mtoaji wa kituo cha kituo cha kuweka kituo cha kikwazo juu ya maisha ya satellite. Vipande vya athari za Hall , ambazo kwa sasa zinatumiwa, vina uwezo wa kuongeza muda wa maisha ya huduma ya satelaiti kwa kutoa kasi ya uendeshaji umeme .

Vikwazo kwa maisha ya matumizi ya satellites geostationary

Wanapokimbia mafuta mengi, satelaiti ni mwishoni mwa maisha yao ya huduma, kwa sababu hawawezi tena kukaa nafasi yao ya orbital. Wafanyabiashara na mifumo mingine ya ubao wa mbao hutoresha mafuta ya pamba na, kwa kusimamisha kituo cha N-S, baadhi ya satelaiti zinaweza kuendelea kutumiwa katika vikwazo vya kutegemea (ambapo wimbo wa orbital inaonekana kufuata kitanzi cha nane-kilichowekwa katikati ya usawa ) [14] [15] au pengine kuinuliwa kwenye "kaburi" la ovyo la ovyo .

Uharibifu wa urefu wa geostationary

Kulinganisha kwa mzunguko wa ardhi wa kijiografia na GPS , GLONASS , Galileo na Compass (katikati ya dunia orbit) mzunguko wa satelaiti ya satelaiti ya kimataifa , nafasi ya Hubble Space na vipimo vya kundi la Iridium , na ukubwa wa majina ya Dunia . Mzunguko wa Mwezi ni karibu zaidi ya mara 9 (katika radius na urefu) kuliko mzunguko wa geostationary. [b]

Katika obiti yoyote ya mviringo, nguvu ya centripetal inahitajika kudumisha obiti ( F c ) hutolewa na nguvu ya nguvu kwenye satellite ( F g ). Ili kuhesabu umbali wa obiti ya geostationary, moja huanza na ulinganisho huu:

Kwa sheria ya pili ya mwendo wa Newton, [16] tunaweza kuchukua nafasi ya majeshi F na m mingi ya kitu kilichoongezeka kwa kasi ya kupatikana kwa kitu kutokana na nguvu hiyo:

Tunaona kwamba wingi wa satelaiti m inaonekana pande zote mbili - obiti ya geostationary ni huru ya wingi wa satelaiti. [c] Kwa hiyo, uhesabuji wa urefu unabadilishana katika kuhesabu uhakika ambapo ukubwa wa kasi ya centripetal inahitajika kwa mwendo wa orbital na kuongeza kasi ya mvuto inayotolewa na mvuto wa Dunia ni sawa.

Ukubwa wa kasi ya centripetal ni:

ambapo ω ni kasi ya angular , na r ni radius orbital kama kipimo kutoka katikati ya dunia ya molekuli.

Ukubwa wa kuongeza kasi ya mvuto ni:

ambapo M ni Masi ya Dunia, 5.9736 × 10 kilo 24 , na G ni mara kwa mara mvuto , (6.67428 ± 0.00067) × 10 -11 m 3 kg -1 s -2 .

Kulinganisha kasi mbili hutoa:

Bidhaa GM inajulikana kwa usahihi zaidi kuliko sababu yoyote pekee; inajulikana kama mara kwa mara mvuto wa kijiografia μ = 398,600.4418 ± 0.0008 km 3 s -2 . Hivyo

Kasi ya angular ω inapatikana kwa kugawa angle iliyosafiri katika mapinduzi moja (360 ° = 2π rad ) na kipindi cha orbital (wakati inachukua kufanya moja ya mapinduzi kamili). Katika kesi ya obiti ya geostationary, kipindi cha orbital ni siku moja ya mwisho , au 86 164 .090 54 s ). [17] Hii inatoa

Radi ya orbital inayotokana ni kilomita 42,164 (26,199 mi). Kuondoa radius ya ardhi ya nchi , kilomita 6,378 (3,963 mi), inatoa urefu wa kilomita 35,786 (22,236 mi) .

Muda wa kitambo ni mahesabu kwa kuzidisha kasi ya angular na radius orbital:

Kwa formula hiyo hiyo, tunaweza kupata obiti ya aina ya geostationary ya kitu kinachohusiana na Mars (aina hii ya obiti hapo juu inajulikana kama orbitation ikiwa ni juu ya Mars). Geocentric mvuto mara kwa mara GM (ambayo ni μ) kwa ajili ya Mars ina thamani ya 42,828 km 3 s -2, na kujulikana rotational kipindi (T) ya Mars ni sekunde 88,642.66. Tangu ω = 2 π / T , kwa kutumia formula hapo juu, thamani ya ω inapatikana kuwa karibu 7.088218 × 10 -5 s -1 . Hivyo r 3 = 8.5243 × 10 12 km 3 , ambao mizizi ya mchemraba ni 20,427 km; Kuondoa radius ya usawa wa Mars (kilomita 3396.2), tuna kilomita 17,031.

Angalia pia

  • Mzunguko wa uhamisho wa kijijini
  • Mtiko wa kaburi
  • Orodha ya vipande
  • Orodha ya satelaiti katika obiti ya kijiografia
  • Kuweka vituo vya kituo
  • Ufuatiliaji wa nafasi

Vidokezo

  1. ^ Orbital periods and speeds are calculated using the relations 4π² R ³ = T ² GM and V ² R = GM , where R = radius of orbit in metres, T = orbital period in seconds, V = orbital speed in m/s, G = gravitational constant ≈ 6.673 × 10 11 Nm²/kg², M = mass of Earth ≈ 5.98 × 10 24 kg.
  2. ^ Approximately 8.6 times when the moon is nearest (363 104 km ÷ 42 164 km) to 9.6 times when the moon is farthest (405 696 km ÷ 42 164 km).
  3. ^ In the small-body approximation , the geostationary orbit is independent of the satellite's mass. For satellites having a mass less than M μ err / μ ≈ 10 15 kg, that is, over a billion times that of the ISS , the error due to the approximation is smaller than the error on the universal geocentric gravitational constant (and thus negligible).

Marejeleo

  1. ^ "Ariane 5 User's Manual Issue 5 Revision 1" (PDF) . arianespace . July 2011. Archived from the original (PDF) on 4 October 2013 . Retrieved 28 July 2013 .
  2. ^ Noordung, Hermann; et al. (1995) [1929]. The Problem With Space Travel . Translation from original German. DIANE Publishing. p. 72. ISBN 978-0-7881-1849-4 .
  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 . pp. 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 satellistes …", op. cit, p. x
  5. ^ "Extra-Terrestrial Relays — Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?" (PDF) . Arthur C. Clarke. October 1945. Archived from the original (PDF) on 18 March 2009 . Retrieved 4 March 2009 .
  6. ^ "Basics of Space Flight Section 1 Part 5, Geostationary Orbits" . NASA . Retrieved 21 June 2009 .
  7. ^ US patent 5183225 , Forward, Robert, "STATITE: SPACECRAFT THAT UTILIZES SIGHT PRESSURE AND METHOD OF USE", published 1993-02-02
  8. ^ The Teledesic Network: Using Low-Earth-Orbit Satellites to Provide Broadband, Wireless, Real-Time Internet Access Worldwide .
  9. ^ p. 123 .
  10. ^ [1] Archived March 27, 2009, at the Wayback Machine .
  11. ^ ITU Space Services Division .
  12. ^ Oduntan, Gbenga. "The Never Ending Dispute: Legal Theories on the Spatial Demarcation Boundary Plane between Airspace and Outer Space" (PDF) . Hertfordshire Law Journal, 1(2), p. 75.
  13. ^ a b OPERATIONAL CONSIDERATIONS OF GEO DEBRIS SYNCHRONIZATION DYNAMICS. Anderson
  14. ^ 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, "Beyond Life-Cycle Utilization of Geostationary Communication Satellites in End-of-Life" .
  15. ^ "Inclined orbit operation" .
  16. ^ "Newton's Second Law" . The Physics Classroom .
  17. ^ Edited by P. Kenneth Seidelmann, "Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac", University Science Books,1992, p. 700.

This article incorporates public domain material from the General Services Administration document "Federal Standard 1037C" (in support of MIL-STD-188 ).

Viungo vya nje