Skip to main content
TM 839
SECREPORT 169
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

Τα νέα της Mistral – Οδηγίες για μια καλή εγκατάσταση: Ενισχυτές κεντρικής κεραίας
Οι ενισχυτές κεντρικής κεραίας διατίθενται σε δύο διαφορετικές κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία είναι αυτή της οποίας οι ενισχυτές έχουν μία έξοδο και η άλλη κατηγορία είναι αυτή με τους ενισχυτές που…
EDISION HDMI MODULATOR 3in1 mini loop
Το EDISION HDMI MODULATOR 3in1 mini loop είναι ένας ολοκαίνουριος ψηφιακός διαμορφωτής, με το γνωστό mini μέγεθος του EDISION modulator, τώρα με περισσότερα χαρακτηριστικά και ακόμα περισσότερες επι…
TP-Link Omada Network 6.0
Η TP-Link ανακοινώνει ταυτόχρονες αναβαθμίσεις στο Omada Network 6.0 – σχεδιασμένο για MSP, SI και εγκαταστάτες – μαζί με το αναβαθμισμένο Omada App 5.0. Και οι δύο αναβαθμίσεις απλοποιούν τις καθημ…
Bridge Cable TDC101 / TGC302 / TMC202
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή των νέων καλωδίων TDC101, TGC302 και TMC202, τα οποία είναι καλώδια μικροφώνου υψηλής ποιότητας της Bridge Cable σε κουλούρες των 100 μέτρων. Διαθ…
Kathrein MP4060 & MS4060
Η Kathrein, ηγέτιδα στην τεχνολογία τηλεπικοινωνιών, προσφέρει δύο προϊόντα που κάνουν κάθε επαγγελματική εγκατάσταση απλή, οργανωμένη και αξιόπιστη. Στιβαρή βάση MP4060 για κάθε εξοπλισμό: Η διά…
Multimedia Perspectives / Fagor COMPACT Series
Η σειρά COMPACT της Multimedia Perspectives / Fagor περιλαμβάνει τον οπτικό πομπό ROT 310C και τον οπτικό δέκτη ROR 260C, με ισχυρά χαρακτηριστικά και υψηλή αξιοπιστία, ενώ να σημειωθεί ότι τα παραπ…
Grandstream GCC6000 Series
Στην εποχή της ψηφιακής μεταμόρφωσης, οι επιχειρήσεις καλούνται να διαχειριστούν ένα πολύπλοκο περιβάλλον επικοινωνίας, ασφάλειας και δικτύωσης. Η νέα σειρά GCC6000 της Grandstream επαναπροσδιορίζει…
EDISION τριπλές πρίζες TV-R-SAT
Νέα, ολοκαίνουρια μοντέλα τριπλών πριζών για διανομή τηλεοπτικού και ραδιοφωνικού σήματος είναι άμεσα διαθέσιμα από την EDISION. Πρόκειται για μια εξαιρετική νέα σειρά τριπλών πριζών TV-R-SAT, σχεδι…
Νέα σειρά LNB της Emme Esse από την AstraSat
Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει την παραλαβή νέας σειράς LNB της Emme Esse. Περιλαμβάνει τα μοντέλα Single 80185KM, Twin 80189KM και Quad 80199KM, για παροχή σήματος σε 1, 2 και 4 ανεξάρτητους χρήστ…
Multimedia Perspectives / Fagor DIGIT 25 D2
H DIGIT 25 D2 είναι μία επίγεια κεραία που προσφέρει υψηλό κέρδος και υψηλή μηχανική αντοχή για ψηφιακή τηλεοπτική λήψη σε ατομικές, αλλά και σε κεντρικές εγκαταστάσεις. Η συγκεκριμένη επίγεια κεραί…
PROMAX TV Explorer NG
Είναι πλέον διαθέσιμο το πλήρες manual σε αρχείο PDF, για τον νέο επαναστατικό αναλυτή TV Explorer NG από την PROMAX. Το συγκεκριμένο manual διαθέτει πάνω από 120 σελίδες με αναλυτικές περιγραφές γι…
Rexer X Power RXBA2
Η εταιρεία Stam Electronics ανακοινώνει νέα παραλαβή της σειράς μπαταριών 1,5V Rexer X Power RXBA2. Πρόκειται για αλκαλικές μπαταρίες extra ισχύος, μεγέθους AA και AAA, οι οποίες διατίθενται σε συσκ…

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

Ψηφιακή Τηλεόραση, τεύχος Δεκεμβρίου 2025
Το νέο τεύχος Δεκεμβρίου του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδικό «Security Report», που ηγείται στην αγορά των ηλεκτρονικών συστημάτων ασφαλείας.  Θέματα Τεύχους…
Λίστες αναπαραγωγής M3U
Για τους χρήστες που αρέσκονται να χρησιμοποιούν την IPTV και όχι τον παραδοσιακό τρόπο της επίγειας λήψης για να βλέπουν τηλεόραση, οι λίστες αναπαραγωγής M3U αποτελούν ένα τέλειο εργαλείο που μπορ…
EDISION CAM-100
Ένα νέο μοντέλο EDISION ενισχυτή δοκιμάσαμε για να παρουσιάσουμε σε αυτό το τεύχος της Ψηφιακής Τηλεόρασης. Πρόκειται για τον CAM-100, έναν ποιοτικό κεντρικό ενισχυτή που διαθέτει μία είσοδο UHF για…
Kathrein UFX 12 & UFX 14
Η γερμανική Kathrein, που αποτελεί έναν αξιόπιστο και δυναμικό συνεργάτη για όσους επιδιώκουν αποτελεσματικότητα, καινοτομία και βιώσιμες λύσεις, παρουσιάζει δύο νέα μοντέλα διαμορφωτών, τα UFX 12 κ…
ARLI βάσεις TV
Η Astrasat διαθέτει σειρά βάσεων της ARLI για διάφορα μεγέθη τηλεοράσεων, όπως βάσεις τοίχου σταθερές ή με κλίση και περιστροφή που είναι σχεδιασμένες να μειώνουν την απόσταση της τηλεόρασης από τον…
Lemco HDMOD-7
Ένα νέο HDMI modulator της Lemco που κυκλοφόρησε πρόσφατα στην ελληνική αγορά, δοκιμάσαμε για να παρουσιάσουμε σε αυτό το τεύχος της Ψηφιακής Τηλεόρασης. Πρόκειται για το HDMOD-7, το οποίο συνδυάζει…
Sat & Zap, Δεκέμβριος 2025
Λίγα τα αξιόλογα ελεύθερα κανάλια του δορυφορικού τόξου – για να περνάει η ώρα θα προτείναμε το Strongman Champions League στις 13 Ανατολικά ή το δικαστικό Court TV στις 28.2 Ανατολικά. Για ποδοσφαι…
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.