地球同步轨道

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动画(不按比例)显示地球同步卫星环绕地球的情况。

地球同步轨道(英語:Geosynchronous orbitGSO),是一个以地球为中心的轨道。其轨道周期地球自转周期一致,为23小时56分4秒(一个恒星日)。

地球同步轨道的一个特例是地球静止轨道,它是地球赤道平面上的一个圆形地球同步轨道。在地球静止轨道上的卫星对地面上的观察者来说,在天空中的位置保持不变。

通讯卫星通常采用地球静止轨道或接近地球静止轨道,这样与之通信的卫星天线就不必移动,而是可以永久地指向天空中卫星出现的固定位置。

根據中国航天科技集团資料,地球同步轨道的軌道高度為35788千米。[1]

类别[编辑]

地球靜止軌道[编辑]

地球静止轨道卫星(绿色)始终保持在赤道(棕色)上的同一标记点之上。

椭圆和倾斜的地球同步轨道[编辑]

準天頂衛星轨道

地球同步轨道上的许多物体都有偏心和/或倾角的轨道。偏心使轨道呈椭圆形,从地面站的角度看,似乎是在天空中向东向西摆动,而倾角使轨道与赤道相比倾斜,从地面站看,似乎是向北向南摆动。这些影响结合起来形成了一个日行跡(数字8)[2]:122

椭圆/偏心轨道上的卫星必须由可操纵的衛星地面站来跟踪。[2]:122

凍原軌道[编辑]

凍原軌道是一个偏心的俄罗斯地球同步轨道,它允许卫星大部分时间停留在一个高纬度的位置上。这一冻结轨道的倾角为63.4°,减少了对轨道保持的需要[3]。该轨道至少需要两颗卫星来提供对一个地区的连续覆盖。[4]天狼星XM卫星电台使用这种轨道来提高美国和加拿大北部的信号强度。[5]

准天顶轨道[编辑]

準天頂衛星系統(QZSS) 是一个运行在地球同步轨道上的三颗卫星系统,轨道倾角为42°,偏心率为0.075。[6]每颗卫星在日本上空长时间停留,使信号能够到达都市峡谷的接收器,然后迅速通过澳大利亚上空。[7]

特性[编辑]

从地球以外的观察者(地球为中心的惯性坐标系)和以地球自转速度绕地球旋转的观察者(地心坐标系)的角度来看,地球同步卫星的轨道是倾斜的。

地球同步轨道有以下特性:

  • 周期:23小时56分4秒(一个恒星日
  • 轨道半长轴: 42,164km[2]:121

周期[编辑]

所有地球同步轨道的轨道周期都正好等于一个恒星日。[8]这意味着卫星将在每个(恒星)日返回地球表面的同一地点,而不考虑其他轨道属性。[9][2]:121 这个轨道周期,,通过公式与轨道的半长轴直接相关。

其中:

a轨道的半长轴
是中心天体的標準重力參數[2]:137

參考資料[编辑]

  1. ^ 卫星轨道分哪几种?_中国航天科技集团. www.spacechina.com. [2022-03-31]. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Wertz, James Richard; Larson, Wiley J. Larson, Wiley J.; Wertz, James R. , 编. Space Mission Analysis and Design. Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers. 1999. Bibcode:1999smad.book.....W. ISBN 978-1-881883-10-4. 
  3. ^ Maral, Gerard; Bousquet, Michel. 2.2.1.2 Tundra Orbits. Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology. 2011-08-24. ISBN 978-1-119-96509-1. 
  4. ^ Jenkin, A.B.; McVey, J.P.; Wilson, J.R.; Sorge, M.E. Tundra Disposal Orbit Study. 7th European Conference on Space Debris. ESA Space Debris Office. 2017 [2017-10-02]. (原始内容存档于2017-10-02). 
  5. ^ Sirius Rising: Proton-M Ready to Launch Digital Radio Satellite Into Orbit. AmericaSpace. 2013-10-18 [2017-07-08]. (原始内容存档于2017-06-28). 
  6. ^ Japan Aerospace Exploration Agency, Interface Specifications for QZSS, version 1.7: 7–8, 2016-07-14, (原始内容存档于2013-04-06) 
  7. ^ Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO). [2018-03-10]. (原始内容存档于2018-03-09). 
  8. ^ Chobotov, Vladimir (编). Orbital Mechanics 2nd. Washington, DC: AIAA Education Series. 1996: 304. ISBN 9781563471797. OCLC 807084516. 
  9. ^ Vallado, David A. Fundamentals of Astrodynamics and Applications. Hawthorne, CA: Microcosm Press. 2007: 31. OCLC 263448232. 

相关条目[编辑]