Skip to main content
0002
sec171
satpraxis 2022
now 33 2022
26 Νοεμβρίου 2010 02:00

Τα μυστικά της γεωστατικής τροχιάς στη ζώνη Clarke

Γράφει: Αργύρης Νομικός
476eba9d929b1cb34e564553caccb241 XL 6ec6e386

Featured | Σε απόσταση 36.000km πάνω από τη Γη, κινούνται σε τροχιά οι δορυφόροι στη ζώνης Clarke, χωρίς να αλλάζουν θέση σε σχέση με τη Γη. Πώς όμως προέκυψε αυτή η απόσταση των 36.000km; Πώς γίνεται ο δορυφόρος να παραμένει «στατικός» σε αυτό το ύψος και τι αρχική ταχύτητα χρειάζεται κατά την εκτόξευση;

Γεωσύγχρονες και γεωστατικές τροχιές
Μπορεί οι παραπάνω έννοιες να χρησιμοποιούνται συχνά για να περιγράψουν την τροχιά των δορυφόρων, σαν να είναι το ίδιο πράγμα, όμως, όπως όλοι οι ορισμοί στη Φυσική, δηλώνουν κάτι απόλυτα συγκεκριμένο, πράγμα που αυτόματα σημαίνει ότι οι δύο τροχιές είναι διαφορετικές.
Γεωσύγχρονη ονομάζεται οποιαδήποτε τροχιά δορυφόρου, που έχει την ίδια περίοδο με την τροχιά της Γης. Η γεωσύγχρονη τροχιά μπορεί να είναι ελλειπτική και να γίνεται σε οποιοδήποτε σημείο πάνω από την επιφάνεια της Γης. Αντίθετα, η γεωστατική τροχιά είναι μια γεωσύγχρονη τροχιά, η οποία γίνεται κυκλικά, μόνο πάνω από τον Ισημερινό και αυτή είναι η τροχιά που περιγράφει την κίνηση των δορυφόρων. Στην πραγματικότητα, η αρχική τροχιά όλων των δορυφόρων είναι αρκετά  ελλειπτική και η μεγαλύτερη απόσταση από την επιφάνεια της Γης ονομάζεται «απόγειο», ενώ η κοντινότερη «περίγειο». Ο σταθμός ελέγχου του δορυφόρου, υπολογίζει τη μέση απόσταση των δύο αυτών θέσεων και προσπαθεί με διορθωτικές κινήσεις να φέρει το δορυφόρο σε όσο το δυνατόν καλύτερη γεωστατική τροχιά.

Το ύψος της γεωστατικής τροχιάς
Για να μπορέσει οποιοδήποτε σώμα να εκτελέσει ομαλή κυκλική κίνηση (άρα και ο δορυφόρος), θα πρέπει η συνισταμένη των δυνάμεων που δέχεται, να έχει φορά και διεύθυνση προς το κέντρο της τροχιάς (κεντρομόλος) και να ικανοποιεί την εξίσωση ΣF=2/R, όπου m είναι η μάζα του σώματος, R η ακτίνα της τροχιάς και υ η γραμμική του ταχύτητα.
Η μόνη δύναμη που δέχεται φυσικά ο δορυφόρος, είναι η βαρυτική έλξη της Γης, που δίνεται από το νόμο του Νεύτωνα. Άρα, ΣF= G Mm/R2 , όπου Μ η μάζα της Γης (Μ=5,976×1024 kg)και G η παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας (G=6,67300 x 10-11 m3 kg-1 s-2).
Αν εξισώσουμε τις δύο παραπάνω εξισώσεις, αφού τα πρώτα μέλη είναι ίσα, έχουμε: 2/R = G Mm/R2. Αν απλοποιήσουμε την παραπάνω σχέση, παρατηρούμε ότι η μάζα του δορυφόρου εξαλείφεται, όπως και το τετράγωνο της ακτίνας, με αποτέλεσμα να έχουμε τη σχέση: υ2=GM/R.

Αν τώρα αντικαταστήσουμε τη γραμμική ταχύτητα με τη σχέση υ=ωR=2πR/Τ (Τ η περίοδος της Γης), παίρνουμε τελικά  4 π2 R2/T2 = G M/R2, από την οποία παίρνουμε ότι R3=GMT2/4π2. Λύνοντας στη συνέχεια την εξίσωση ως προς R, παίρνουμε ότι R = (G M T2/4 π2)1/3. Αυτή είναι και η ακτίνα της τροχιάς ενός σώματος, που εκτελεί γεωστατική τροχιά και είναι ανεξάρτητη της μάζας του σώματος. Η εξίσωση αυτή δεν είναι τίποτα άλλο, από τον τρίτο νόμο του Kepler. Φυσικά, οι εξισώσεις υπολογίστηκαν από το κέντρο της Γης (που είναι και το κέντρο της τροχιάς), επομένως, αν επιθυμούμε να υπολογίσουμε το ύψος, θα πρέπει να αφαιρέσουμε από το νούμερο αυτό την ακτίνα της Γης, δηλαδή  Η=R-. Αντικαθιστώντας τις τιμές των σταθερών στις εξισώσεις, παίρνουμε ότι Η= 35.786km και αυτό είναι το ακριβές ύψος που πρέπει να βρεθεί οποιοδήποτε σώμα, για να εκτελέσει γεωστατική τροχιά γύρω από τη Γη ή, αν προτιμάτε, μαζί με τη Γη, αφού σε αυτήν την απόσταση, το σώμα δεν θα αλλάζει θέση, σε σχέση με την επιφάνεια της Γης.

Ταχύτητα διαφυγής και τροχιακή ταχύτητα
Όλοι γνωρίζουμε ότι με όση ανθρώπινη δύναμη κι αν ρίξουμε μια πέτρα προς τα επάνω, αυτή θα γυρίσει στην επιφάνεια της Γης. Έχουμε όμως καταφέρει να εκτοξεύσουμε αρκετά σώματα, τα οποία μπόρεσαν να ξεφύγουν από το βαρυτικό πεδίο της Γης και να βγουν στο διάστημα. Για να συμβεί αυτό, θα πρέπει η κινητική ενέργεια του σώματος που εκτοξεύουμε, να είναι μεγαλύτερη ή το πολύ ίση, με τη δυναμική ενέργεια του βαρυτικού πεδίου της Γης, στην επιφάνεια της γης, δηλαδή, θα πρέπει Εκ=Εδ (τουλάχιστον ίση), άρα 2/2 = GMm/Rγ. Κι εδώ απλοποιείται η μάζα κι αν λύσουμε ως προς υ παίρνουμε:

Η ταχύτητα αυτή, ονομάζεται ταχύτητα διαφυγής και ισούται με 11,1km/sec (40.200km/h) και είναι η ελάχιστη ταχύτητα που πρέπει να έχει ένα σώμα, για να ξεφύγει από τη βαρυτική επίδραση της Γης.

Εμείς όμως, δεν θέλουμε να δώσουμε ταχύτητα διαφυγής στους δορυφόρους, αλλά αρκετά μικρότερη, αφού πρέπει απλά να «ισορροπήσουν» σε ένα συγκεκριμένο ύψος. Αυτή η ταχύτητα ονομάζεται τροχιακή ταχύτητα και είναι, φυσικά, η γραμμική ταχύτητα που θα έχει ο δορυφόρος κατά την περιστροφή. Στην πραγματικότητα, όταν το διάνυσμα αυτής της ταχύτητας γίνει κάθετο με το διάνυσμα της κεντρομόλου, τότε το σώμα θα αρχίσει να εκτελεί κυκλική τροχιά, στο συγκεκριμένο ύψος. Αφού όμως τώρα, ξέρουμε το ύψος, αν λύσουμε την εξίσωση της προηγούμενης παραγράφου mu2/R = G Mm/R2. ως προς υ, παίρνουμε την απάντησή μας . H ταχύτητα αυτή υπολογίζεται στα 3,07km/sec, περίπου 4 φορές μικρότερη από την ταχύτητα διαφυγής. Αυτή είναι λοιπόν περίπου η ταχύτητα εκτόξευσης, που χρειάστηκαν ο Hotbird, o Astra και ο Hellas Sat, για να τοποθετηθούν στις τροχιακές θέσεις 13Ε, 19,2Ε και 39Ε αντίστοιχα. Και λέμε περίπου, γιατί στους υπολογισμούς μας δεν συνυπολογίσαμε την απώλεια λόγω τριβών στην ατμόσφαιρα, τις διορθωτικές κινήσεις των δορυφόρων και θεωρήσαμε σαν παραδοχή μια τέλεια γεωστατική τροχιά.

Εκτιμούμε όμως, ότι σήμερα δεν είναι η μέρα όπου σκοπεύετε να εκτοξεύσετε το δορυφόρο σας, οπότε μπορείτε να αρκεστείτε στους λειψούς αυτούς υπολογισμούς…

Η ΑΓΟΡΑ ΣΗΜΕΡΑ

Kathrein UFO Prolite
Η Kathrein παρουσιάζει τη νέα σειρά ψηφιακών συσκευών Compact Headend με την ονομασία UFO Prolite, σχεδιασμένη για να καλύψει τις ανάγκες των σύγχρονων επαγγελματικών εγκαταστάσεων σε συστήματα διαχ…
Multimedia Perspectives / FAGOR Aura D2
Η επίγεια κεραία Aura D2 έχει σχεδιαστεί από την Multimedia Perspectives / FAGOR για λήψη ψηφιακού τηλεοπτικού σήματος, τόσο σε ατομικές όσο και σε κεντρικές εγκαταστάσεις κεραιών, πλήρως προσαρμοσμ…
Linkvil W610W
Το W610W είναι ένα φορητό, κομψό τηλέφωνο Wi-Fi που χρησιμοποιείται ευρέως σε επιχειρήσεις, εμπορικά κέντρα και ξενοδοχεία. Είναι εξοπλισμένο με έγχρωμη οθόνη 2 ιντσών και 16 προγραμματιζόμενα πλήκτ…
Ruijie-Reyee RG-AP680-L
Υπάρχουν σημεία όπου η συνδεσιμότητα δοκιμάζεται: υπαίθριοι χώροι, ακτές, πισίνες, λιμάνια, ξενοδοχεία δίπλα στο κύμα. Εκεί που οι περισσότερες λύσεις σταματούν, το RG-AP680-L της Ruijie-Reyee ξεκιν…
JollyLine Smart TV JL1505, JL1502/2, JL1511
Νέα σειρά τηλεχειριστηρίων αντικατάστασης JollyLine Smart TV στο B2B της EDISION. Πρόκειται για τηλεχειριστήρια Bluetooth + IR που είναι έτοιμα και προγραμματισμένα για να χρησιμοποιηθούν ως τηλεχει…
Τιμοκατάλογος επαγγελματικών πακέτων IKUHot / IKUGaF για ξενοδοχεία και Gap Fillers από την IDComs
Διαθέσιμος είναι ο ανανεωμένος τιμοκατάλογος της IDComs για τα νέα επαγγελματικά πακέτα IKUHot / IKUGaF για ξενοδοχεία και Gap Fillers. Πρόκειται για έτοιμες συνθέσεις διάφανης μεταφοράς διαμόρφωσης…
Yeastar Linkus UC Clients
Σχεδιασμένο για συστήματα Yeastar PBX, το Linkus UC Clients είναι μια δωρεάν εφαρμογή ενοποιημένων επικοινωνιών για web, κινητά και υπολογιστές. Βοηθάει τους χρήστες να παραμένουν συνδεδεμένοι οπουδ…
Νέος τιμοκατάλογος PROMAX 2026 από την IDComs
Από 1 Ιανουαρίου 2026 ισχύει νέος τιμοκατάλογος της PROMAX, ο οποίος περιλαμβάνει μία μικρή προσαρμογή τιμής, εξαιτίας της αύξησης του κόστους των εξαρτημάτων. Σαφώς, ο νέος τιμοκατάλογος περιλαμβάν…
Grandstream GWN7062E & GWN7062ET
Η PartnerNET φροντίζει να επιλέγει προϊόντα - λύσεις που να προσφέρουν ουσιαστικό πλεονέκτημα και να κάνουν τον επαγγελματία πιο ευέλικτο, την ομάδα πιο παραγωγική και την επιχείρηση πιο ανθεκτική σ…
EDISION 100 SUPER HD ALU
Τα EDISION 100 SUPER HD ALU είναι εξαιρετικά σταθερά αλουμινένια δορυφορικά κάτοπτρα λευκού (WHITE) και γκρι (GREY) χρώματος αντίστοιχα, με διπλό μονοκόμματο βραχίονα στερέωσης βάσεων LNB, για μέγισ…
TP-Link Agile Series Switches
Τα Omada Switch της σειράς Agile προσφέρουν μια οικονομική αναβάθμιση από μη διαχειριζόμενες σε διαχειριζόμενες λύσεις μέσω cloud, επιτρέποντας την απλοποιημένη εγκατάσταση, την απομακρυσμένη παρακο…
Audien VL-FM1500
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή μιας νέας μηχανής καπνού. Πρόκειται για την VL-FM1500 της Audien, μια επαγγελματική μηχανή παραγωγής καπνού υψηλής ισχύος που είναι ιδανική για cl…

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ, τεύχος Φεβρουαρίου 2026
Το νέο τεύχος Φεβρουαρίου 2026 του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδικό «Security Report», που ηγείται στην αγορά των ηλεκτρονικών συστημάτων ασφαλείας.  Θέματα Τε…
Ελληνική Μυθοπλασία
Μπαίνοντας στο δεύτερο μισό της τηλεοπτικής σεζόν 2025-26, το τοπίο στην ελληνική τηλεόραση αναδιαμορφώνεται με την είσοδο νέων παραγωγών. Τα μεγάλα τηλεοπτικά κανάλια συνεχίζουν να επενδύουν δυναμι…
EDISION PROTON S2 plus
Έναν νέο δέκτη EDISION δοκιμάσαμε για να παρουσιάσουμε στο τεύχος αυτού του μήνα. Πρόκειται για τον PROTON S2 plus, έναν πολύ οικονομικό δορυφορικό δέκτη με Full HD ανάλυση, αναβαθμισμένο μενού και…
Sat & Zap, Φεβρουάριος 2026
Οι φίλοι της δορυφορικής οφείλουμε να ομολογήσουμε ότι το ματς Δορυφορική λήψη – Ιντερνετικό στρήμινγκ έχει λήξει με καθαρό νικητή το Ιντερνετικό στρήμινγκ. Εδώ και καιρό, βλέπουμε ελάχιστα ευρωπαϊκ…
Επισκόπηση απορρήτου

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookie ώστε να μπορούμε να σας παρέχουμε την καλύτερη δυνατή εμπειρία χρήστη. Οι πληροφορίες cookie αποθηκεύονται στο πρόγραμμα περιήγησης σας και εκτελούν λειτουργίες όπως η ανάγνωση σας όταν επιστρέφετε στον ιστότοπο μας και η βοήθεια της ομάδας μας να κατανοήσει ποιες ενότητες του ιστοτόπου θεωρείτε πιο ενδιαφέρουσες και χρήσιμες.