Skip to main content
TM 839
SECURITY REPORT 170
satpraxis 2022
now 33 2022
26 Νοεμβρίου 2010 02:00

Τα μυστικά της γεωστατικής τροχιάς στη ζώνη Clarke

Γράφει: Αργύρης Νομικός
image?src=%7B%22file%22%3A%22wp content%2Fuploads%2F2022%2F05%2F476eba9d929b1cb34e564553caccb241 XL

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

Ομοαξονικά καλώδια Kathrein για αξιοπιστία, αποδοτικότητα και ανθεκτικότητα
Η σύνδεση δεν είναι απλώς τεχνολογία – είναι θέμα εμπιστοσύνης. Σε έναν κόσμο όπου η ποιότητα του σήματος και η σταθερότητα της μετάδοσης είναι κρίσιμη, τα καλώδια Kathrein προσφέρουν απόλυτη αξιοπι…
PROMAX TV Explorer NG
Είναι πλέον διαθέσιμο από την IDComs το πλήρες manual σε αρχείο PDF, για τον νέο επαναστατικό αναλυτή TV Explorer NG της PROMAX. Το συγκεκριμένο manual διαθέτει πάνω από 120 σελίδες με αναλυτικές πε…
ALE UC Solution
Η υβριδική εργασία αυξάνεται με ραγδαίο ρυθμό. Οι εργαζόμενοι εργάζονται και επικοινωνούν από όπου και αν βρίσκονται, χωρίς να κρίνεται απαραίτητη η φυσική παρουσία στον ίδιο χώρο. Με τη λύση ενοποι…
Akuvox Self-Organizing Network
Η Akuvox παρουσιάζει μια καινοτόμα προσέγγιση στον έλεγχο πρόσβασης για πολυκατοικίες και gated communities, με τη λύση Self-Organizing Network, σχεδιασμένη για να προσφέρει ευκολία, αποδοτικότητα κ…
EDISION διπλές πρίζες TV/R-SAT
Μια εξαιρετική νέα σειρά πριζών τηλεοπτικού και ραδιοφωνικού σήματος και αξεσουάρ είναι άμεσα διαθέσιμη από την EDISION. Οι πρίζες σχεδιάζονται και κατασκευάζονται από την EDISION, διαθέτουν εξαιρετ…
Multimedia Perspectives / Fagor COMPACT ROT 310C & ROR 260C
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 παραπά…
Ομοαξονικά καλώδια της Multimedia Perspectives / Fagor
Στη νέα διευρυμένη γκάμα προϊόντων της IDComs συμπεριλαμβάνεται ένα σύνολο ιδιαίτερα αξιόλογων ομοαξονικών καλωδίων για όλες τις εφαρμογές λήψης και διανομής επίγειων και δορυφορικών τηλεοπτικών σημ…
Yeastar TB Series BRI VoIP Gateway
Η σειρά TB της Yeastar περιλαμβάνει τα TB200 και TB400, δύο συμπαγείς και αξιόπιστες αυτόνομες πύλες (gateways) VoIP που μετατρέπουν τις γραμμές ISDN BRI σε VoIP, επιτρέποντας σε επιχειρήσεις να ενσ…
Ruijie-Reyee RG-RAP62-Wall
Η συνδεσιμότητα είναι πλέον αναπόσπαστο κομμάτι της φιλοξενίας και το Ruijie-Reyee RG-RAP62-Wall δίνει τη λύση που κάθε ξενοδόχος χρειάζεται. Με τεχνολογία Wi-Fi 6 AX3000 και ταχύτητες έως 2.974Mbps…
Televes 552220 ενισχυτής γραμμής 3 εξόδων
O Televes 552220 είναι ένας ενισχυτής γραμμής τηλεοπτικού σήματος κατάλληλος για διαμερίσματα, με 3 εξόδους και αυτόματη αποκοπή παρεμβολών 5G / LTE. Διαθέτει 2 κύριες εξόδους και 1 για μία τοπική T…
TP-Link Omada OC220
Η σειρά εξειδικευμένων επιχειρηματικών λύσεων της TP-Link, Omada, μόλις κυκλοφόρησε τον OC220, έναν νέο ελεγκτή υλικού με 2,6 φορές ταχύτερη εκκίνηση από τον ελεγκτή προηγούμενης γενιάς. Μικρό κουτί…
Audien W-990B & W-176
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή των ηχείων W-990B μαζί με την κονσόλα χειρισμού W-176 της Audien, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν ένα ολοκληρωμένο σετ ήχου, ιδανικό…

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

SAT & ZAP, Ιανουάριος 2026
Για πρώτη φορά, είδα ελεύθερη μετάδοση ισραηλινών καναλιών του πακέτου ΥΕS (δύσκολου στα ΒΔ)! Στα αξιόλογα, στις 13 Ανατολικά το αγγλόφωνο CNBC Europe και το νέο ιταλικό κανάλι για την ποδηλασία. Αξ…
ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ, Ιανουάριος 2026
Το νέο τεύχος Ιανουαρίου 2026 του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδικό «Security Report», που ηγείται στην αγορά των ηλεκτρονικών συστημάτων ασφαλείας.  Θέματα Τεύ…
Εφαρμογές ευθυγράμμισης δορυφορικού κατόπτρου
Η δορυφορική λήψη παραμένει για πολλούς το αγαπημένο τους χόμπι, που κρατάει ζωντανό το ενδιαφέρον τους να αναζητούν στον ορίζοντα νέα τηλεοπτικά κανάλια από διάφορες χώρες του πλανήτη. Η ταράτσα στ…
«Η τεχνολογία είναι πάνω απ’ όλα ανθρώπινη υπόθεση»
Σε έναν κόσμο που αλλάζει με ταχύτητα, η τεχνολογία δεν είναι πια πολυτέλεια, είναι η δύναμη που ενώνει ανθρώπους, απλοποιεί διαδικασίες και δημιουργεί νέες εμπειρίες. Από την πρώτη στιγμή, η Par…
EDISION HDMI Modulator 3in1 mini loop
Ο ολοκαίνουργιος ψηφιακός διαμορφωτής της EDISION δοκιμάστηκε στο εργαστήριο της Ψηφιακής Τηλεόρασης για το τεύχος αυτού του μήνα. Πρόκειται για τον HDMI Modulator 3in1 mini loop, έναν ψηφιακό μονοκ…
Audien W-990B & W-176
Η Audien παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο σετ ηχητικού συστήματος, που είναι ευέλικτο στην εγκατάσταση και εύκολο στον χειρισμό του. Το σετ αυτό αποτελείται από τα ηχεία W-990B και την κονσόλα W-176, τα…
Amiko Mini Combo FTA
Τον τελευταίο δέκτη που κυκλοφόρησε η Amiko δοκιμάσαμε για αυτόν τον μήνα στο εργαστήριο της Ψηφιακής Τηλεόρασης. Πρόκειται για τον Mini Combo FTA, έναν οικονομικό δέκτη με ανάλυση Full HD, που όχι…
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.