Vés al contingut

Òrbita geoestacionària

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Animació mostrant el moviment relatiu d'un satèl·lit geoestacionari (en verd) respecte al moviment d'un punt de la superfície terrestre (en marró)

Una òrbita geoestacionària és una òrbita geosíncrona caracteritzada per tenir tant l'excentricitat com la inclinació nul·les (e = 0, i = 0). Es tracta d'una òrbita circular situada a 35.786 km sobre l'equador terrestre. El concepte va ser publicat per Arthur C. Clarke a un article a la revista Wireless World l'octubre de 1945 amb el títol "Extraterrestrial relays",[1] basant-se en l'obra Das Problem der Befahrung des Weltraums, de Hermann Noordung, de 1929.[2][3]

Un satèl·lit en aquesta òrbita manté fixa la seva posició (es troba estacionari) respecte a la superfície terrestre, ja que el seu moviment orbital es fa a la mateixa velocitat angular que el moviment de rotació de la Terra. D'una certa manera, es pot dir que el satèl·lit «segueix» el moviment de rotació de la superfície.

Aquesta característica es revela d'una gran utilitat per als satèl·lits de comunicacions, ja que permet l'ús d'antenes de recepció fixes i proporciona una cobertura constant. També permet als satèl·lits meteorològics recollir i enviar informació actualitzada sobre la meteorologia de regions molt extenses (p. ex. d'un continent).

Aquesta òrbita presenta, emperò, alguns inconvenients respecte a l'òrbita baixa terrestre (l'altre tipus d'òrbita més utilitzat). D'entrada, es requereix molta més energia per arribar-hi degut a la gran alçada, cosa que dificulta i encareix el llançament. A això s'afegeix un nivell de radiació molt més important, ja que ens trobem al límit de la zona protegida pel camp magnètic terrestre. La gran alçada també tendeix a dificultar la tasca del satèl·lit. Per exemple, els satèl·lits de comunicació han d'enviar senyals de gran potència per compensar la distància que els separa de l'usuari receptor.

A aquestes complicacions s'afegeix el fet que l'òrbita geoestacionària és una òrbita inestable. Diverses pertorbacions orbitals fan que els satèl·lits geoestacionaris es vegin obligats a utilitzar els seus sistemes de propulsió per mantenir-se a la seva posició. Les pertorbacions més importants són:

  1. El potencial lunisolar (o deriva Nord-Sud): Es tracta d'una variació espontània de la inclinació de l'òrbita causada per l'efecte combinat de la gravetat del Sol i de la Lluna. L'amplitud d'aquesta pertorbació varia periòdicament entre 0,75 i 0,95 °/any, amb un cicle de 18,6 anys imposat pel moviment relatiu d'aquests dos astres. Aquesta pertorbació és la que requereix més combustible per ser corregida.
  2. La deriva de la longitud (o deriva Est-Oest): La posició relativa d'un satèl·lit geoestacionari respecte a la superfície es troba definida per la longitud sobre la qual es troba el satèl·lit. Aquesta posició ha de restar fixa per poder realitzar la missió. La longitud del satèl·lit, emperò, es veu afectada per una pertorbació causada pel fet que la Terra no és una esfera perfecta. L'efecte d'això és una deriva de la longitud que pot arribar a 0,7 °/any. Aquest valor, però, no és uniforme per a tota l'òrbita geoestacionària, sinó que depèn, al seu torn, de la longitud sobre la qual es troba el satèl·lit.

Fins i tot tenint en compte aquests problemes, el gran valor comercial dels satèl·lits geoestacionaris fa que el nombre d'objectes en òrbita geoestacionària augmenti. L'any 2005 existien més de 300 satèl·lits geoestacionaris operacionals. Com que l'espai a l'òrbita és limitat, la Unió Internacional de Comunicacions ha dividit l'òrbita en parcel·les o «finestres» que són assignades a cada satèl·lit i que permeten de disminuir el risc de col·lisió o interferència entre satèl·lits geoestacionaris. El problema de la deixalla espacial tot i no ser tan intens com a l'òrbita baixa terrestre també es planteja i actualment es procura que els satèl·lits geoestacionaris deixin l'òrbita geoestacionària a la fi de la seva vida útil a fi i efecte de deixar el lloc lliure per als satèl·lits del futur.

Usos

[modifica]

La majoria dels satèl·lits de comunicacions, satèl·lits de difusió i satèl·lits SBAS comercials operen en òrbites geoestacionàries.[4][5][6]

Comunicacions

[modifica]

Els satèl·lits de comunicació geoestacionaris són útils perquè són visibles des d'una gran àrea de la superfície terrestre, s'estenen a 81° de latitud i 77° de longitud.[7] Apareixen estacionaris al cel, cosa que elimina la necessitat que les estacions terrestres tinguin antenes mòbils. Això significa que els observadors terrestres poden aixecar antenes petites, barates i estacionàries que sempre es dirigeixen al satèl·lit desitjat.[8] Tanmateix, la latència esdevé significativa, ja que es necessita uns 240 ms perquè un senyal passi des d'un transmissor terrestre a l'equador al satèl·lit i torni.[9] Aquest retard presenta problemes per a aplicacions sensibles a la latència, com ara la comunicació de veu,[10] per tant, els satèl·lits de comunicació geoestacionaris s'utilitzen principalment per a entreteniment unidireccional i aplicacions on no hi ha alternatives de baixa latència disponibles.[11]

Els satèl·lits geoestacionaris es troben directament a l'equador i apareixen més avall al cel per a un observador més a prop dels pols. A mesura que augmenta la latitud de l'observador, la comunicació es fa més difícil a causa de factors com la refracció atmosfèrica, la emissió tèrmica de la Terra, les obstruccions de la línia de visió i els reflexos del senyal del sòl o d'estructures properes. A latituds superiors als 81°, els satèl·lits geoestacionaris es troben per sota de l'horitzó i no es poden veure en absolut.[7] Per aquest motiu, alguns satèl·lits de comunicació de Rússia han utilitzat òrbites el·líptiques Molniya i Tundra, que tenen una visibilitat excel·lent a latituds altes.[12]

Meteorologia

[modifica]
Article principal: Satèl·lit meteorològic

S'utilitza una xarxa mundial de satèl·lits meteorològics geoestacionaris operatius per proporcionar imatges visibles i infraroges de la superfície i l'atmosfera de la Terra per a l'observació del temps, l'oceanografia i el seguiment atmosfèric. Des del 2019 hi ha 19 satèl·lits en funcionament o en espera.[13] Aquests sistemes de satèl·lit inclouen:

Aquests satèl·lits solen capturar imatges en l'espectre visual i infraroig amb una resolució espacial d'entre 0,5 i 4 quilòmetres quadrats.[21] La cobertura és normalment de 70°,[21] i en alguns casos menys.[22]

S'han utilitzat imatges de satèl·lit geoestacionaris per rastrejar cendra volcànica,[23] mesurant les temperatures superiors dels núvols i el vapor d'aigua, oceanografia,[24] mesurar la temperatura del sòl i la cobertura de vegetació,[25][26] facilitant la predicció del camí del cicló,[20] i proporcionar cobertura al núvol en temps real i altres dades de seguiment.[27] Alguna informació s'ha incorporat als models de predicció meteorològica, però a causa del seu ampli camp de visió, monitorització a temps complet i resolució més baixa, les imatges de satèl·lit meteorològic geoestacionari s'utilitzen principalment per a curt termini i en temps real.[28][26]

[modifica]
Àrees de servei dels sistemes d'augment basats en satèl·lit (SBAS).[5]

Els satèl·lits geoestacionaris es poden utilitzar per augmentar els sistemes GNSS mitjançant la retransmissió de correcció d'errors de rellotge, efemèrides i ionosfèrics (calculats a partir d'estacions terrestres d'una posició coneguda) i proporcionant un senyal de referència addicional.[29] Això millora la precisió de la posició d'aproximadament 5 m a 1 m o menys.[30]

Els sistemes de navegació anteriors i actuals que utilitzen satèl·lits geoestacionaris inclouen:

Vegeu també

[modifica]

Referències

[modifica]
  1. ↑ Arthur C. Clarke. Voices from the Sky. Orion, 29 setembre 2011, p. 53–. ISBN 978-0-575-12183-6 [Consulta: 29 juny 2012]. 
  2. ↑ Hermann Noordung. The Problem of Space Travel: The Rocket Motor. DIANE Publishing, 1995, p. 9–. ISBN 978-0-7881-1849-4 [Consulta: 29 juny 2012]. 
  3. ↑ «Das Problem der Befahrung des Weltraums». Arxivat de l'original el 2021-12-29. [Consulta: 29 juny 2012].
  4. ↑ «Orbits». ESA, 04-10-2018. [Consulta: 1r octubre 2019].
  5. ↑ 5,0 5,1 «Deployment of an SBAS system demonstration in Southern Africa». GMV, 06-08-2016. [Consulta: 1r octubre 2019].
  6. ↑ Richard Thompson. «Satellites, Geo-stationary orbits and Solar Eclipses». BOM. [Consulta: 1r octubre 2019].
  7. ↑ 7,0 7,1 Soler, Tomás; Eisemann, David W. «Determination of Look Angles To Geostationary Communication Satellites». Journal of Surveying Engineering, vol. 120, 3, 8-1994, pàg. 123. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9453(1994)120:3(115). ISSN: 0733-9453.
  8. ↑ Wertz i Larson, 1999, p. 537.
  9. ↑ Wertz i Larson, 1999, p. 538.
  10. ↑ Kohn, Daniel. «The Teledesic Network: Using Low-Earth-Orbit Satellites to Provide Broadband, Wireless, Real-Time Internet Access Worldwide». Teledesic Corporation, USA, 06-03-2016.
  11. ↑ Freeman, Roger L. «Satellite Communications». A: Reference Manual for Telecommunications Engineering. American Cancer Society, July 22, 2002. DOI 10.1002/0471208051.fre018. ISBN 0471208051. 
  12. ↑ History Committee of the American Astronautical Society. Space Exploration and Humanity: A Historical Encyclopedia. 1. Greenwood Publishing Group, August 23, 2010, p. 416. ISBN 978-1-85109-514-8. 
  13. ↑ «Satellite Status». World Meteorological Organization. [Consulta: 6 juliol 2019].
  14. ↑ «Our Satellites». NOAA National Environmental Satellite, Data, and Information Service (NESDIS).
  15. ↑ «Meteosat». EUMETSAT.int. Arxivat de l'original el January 14, 2020. [Consulta: 1r juliol 2019].
  16. ↑ «Satellite Launches for the Middle East and South Korea». Arianespace. Arxivat de l'original el July 4, 2010. [Consulta: 26 juny 2010].
  17. ↑ Heinrich, Ralph. «Airbus Defence and Space supports South Korean weather satellite programme». Airbus, 09-09-2014. Arxivat de l'original el December 26, 2019. [Consulta: 2 juliol 2019].
  18. ↑ Graham, William. «Japan lofts Himawari 8 weather satellite via H-IIA rocket». NASASpaceFlight.com, 06-10-2014.
  19. ↑ «China plans to launch additional nine Fengyun meteorological satellites by 2025». , 15-11-2018. Arxivat de juliol 2, 2019, a Wayback Machine.
  20. ↑ 20,0 20,1 «RAPID: Gateway to Indian Weather Satellite Data». Indian Space Research Organisation, 02-07-2019. Arxivat de l'original el December 25, 2019. [Consulta: 2 juliol 2019].
  21. ↑ 21,0 21,1 «About environmental satellites». BOM. [Consulta: 6 juliol 2019].
  22. ↑ «Coverage of a geostationary satellite at Earth». The Planetary Society.
  23. ↑ «NOAA Satellites, Scientists Monitor Mt. St. Helens for Possible Eruption». SpaceRef, 06-10-2004. Arxivat de l'original el September 10, 2012. [Consulta: 1r juliol 2019].
  24. ↑ «GOCI». NASA. Arxivat de l'original el June 24, 2021. [Consulta: 25 agost 2019].
  25. ↑ Miura, Tomoaki; Nagai, Shin; Takeuchi, Mika; Ichii, Kazuhito; Yoshioka, Hiroki «Improved Characterisation of Vegetation and Land Surface Seasonal Dynamics in Central Japan with Himawari-8 Hypertemporal Data» (en anglès). Scientific Reports, vol. 9, 1, 30-10-2019, pàg. 15692. Bibcode: 2019NatSR...915692M. DOI: 10.1038/s41598-019-52076-x. ISSN: 2045-2322. PMC: 6821777. PMID: 31666582.
  26. ↑ 26,0 26,1 Hanson, Derek; Peronto, James; Hilderbrand, Douglas. «NOAA's Eyes in the Sky – After Five Decades of Weather Forecasting with Environmental Satellites, What Do Future Satellites Promise for Meteorologists and Society?». World Meteorological Organization, 12-11-2015. Arxivat de l'original el December 18, 2023. [Consulta: 2 juliol 2019].
  27. ↑ «GOES-R: Today's Satellite for Tomorrow's Forecast Dataset». Science On a Sphere. NOAA, 14-11-2016.
  28. ↑ Tollefson, Jeff «Latest US weather satellite highlights forecasting challenges». Nature, vol. 555, 7695, 02-03-2018, pàg. 154. Bibcode: 2018Natur.555..154T. DOI: 10.1038/d41586-018-02630-w. PMID: 29517031.
  29. ↑ «Satellite Navigation – WAAS – How It Works». FAA, 12-06-2019.
  30. ↑ «Satellite Based Augmentation System test-bed project». Geoscience Australia. Arxivat de l'original el July 7, 2019.
  31. ↑ Indian Space Research Organisation (January 3, 2014). "GAGAN System Certified for RNP0.1 Operations". Nota de premsa.
  32. ↑ Radhakrishnan, S. Anil «GAGAN system ready for operations». The Hindu, 11-01-2014.
  33. ↑ Ott, L. E.. "Ten Years of Experience with A Commercial Satellite Navigation System" a International Cooperation in Satellite Communications, Proceedings of the AIAA/ESA Workshop.  

Bibliografia

[modifica]
  • Wertz, James Richard; Larson, Wiley J. Wiley J. Larson, James R. Wertz. Space Mission Analysis and Design. Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers, 1999. ISBN 1-881883-10-8. 

Enllaços externs

[modifica]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Òrbita_geoestacionària&oldid=34274496»