Чудо...

Геостационарная орбита (ГСО) — круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси, и постоянно находится над одной и той же точкой на земной поверхности. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, телетрансляционных и т. п.)

Идея использования геостационарных спутников для целей связи высказывалась ещё К. Э. Циолковским и словенским теоретиком космонавтики Германом Поточником. Преимущества геостационарной орбиты получили широкую известность после выхода в свет научно-популярной статьи Артура С. Кларка в журнале «Wireless World» в 1945 году, поэтому на Западе геостационарная и геосинхронные орбиты иногда называются «орбитами Кларка». Первым спутником, успешно выведенным на ГСО был Syncom-2, запущенный NASA в июле 1963 года.

Спутник должен обращаться в направлении вращения Земли, на высоте 35 786 км над уровнем моря (вычисление высоты ГСО см. ниже). Именно такая высота обеспечивает спутнику период обращения, равный периоду вращения Земли (сидерические сутки: 23 часа, 56 минут, 4,091 секунды).

Спутник, находящийся на геостационарной орбите, кажется неподвижным из любой точки на поверхности Земли. В результате, неподвижно закреплённая направленная антенна может сохранять постоянную связь с этим спутником.

Добавлено спустя 1 минуту 34 секунды:



Радиус орбиты и высота орбиты

На геостационарной орбите спутник не приближается к Земле и не удаляется от неё, и кроме того, вращаясь вместе с Землёй, постоянно находится над какой-либо точкой на экваторе. Следовательно, действующие на спутник силы гравитации и центробежная сила должны уравновешивать друг друга. Для вычисления высоты геостационарной орбиты можно воспользоваться методами классической механики и исходить из следующего уравнения:
Fu = F,

где Fu — сила инерции, а в данном случае, центробежная сила; F — гравитационная сила. Величину гравитационной силы, действующую на спутник, можно определить по закону всемирного тяготения Ньютона:
F_{\Gamma} = G \cdot \frac{M_3 \cdot m_c}{R^2},

где mc — масса спутника, M3 — масса Земли в килограммах, G — гравитационная постоянная, а R — расстояние в метрах от спутника до центра Земли или, в данном случае, радиус орбиты.

Величина центробежной силы равна:
F_{u} = m_c \cdot a,

где a — центростремительное ускорение, возникающее при круговом движении по орбите.

Как можно видеть, масса спутника mc присутствует как множитель в выражениях для центробежной силы и для гравитационной силы, то есть высота орбиты не зависит от массы спутника, что справедливо для любых орбит[1] и является следствием равенства гравитационной и инертной массы. Следовательно, геостационарная орбита определяется лишь высотой, при которых центробежная сила будет равна по модулю и противоположна по направлению гравитационной силе, создаваемой притяжением Земли на данной высоте.

Центростремительное ускорение равно:
a = \omega^2 \cdot R,

где — угловая скорость вращения спутника, в радианах в секунду.

Уравнивая выражения для гравитационной силы и центробежной силы с подстановкой центростремительного ускорения, получаем:
m_c \cdot \omega^2 \cdot R = G \cdot \frac{M_3 \cdot m_c}{R^2}.

Сокращая mc, переводя R2 влево, а 2 вправо, получаем:
R^3 = G \cdot \frac{M_3}{\omega^2}

или
R = \sqrt[3]{\frac{G \cdot M_3}{\omega^2}}.

Можно записать это выражение иначе, заменив G \cdot M_3 на — геоцентрическую гравитационную постоянную:
R = \sqrt[3]{\frac{\mu}{\omega^2
}}

Угловая скорость вычисляется делением угла, пройденного за один оборот (360^\circ = 2 \cdot \pi радиан) на период обращения (время, за которое совершается один полный оборот по орбите: один сидерический день, или 86 164 секунды). Получаем:
\omega = \frac{2 \cdot \pi}{86164} = 7,29 \cdot 10^{-5} рад/с

Полученный радиус орбиты составляет 42 164 км. Вычитая экваториальный радиус Земли, 6 378 км, получаем высоту 35 786 км.

Орбитальная скорость

Орбитальная скорость (скорость, с которой спутник летит в космосе), вычисляется умножением угловой скорости на радиус орбиты:
v = \omega \cdot R = 3,07 км/с или = 11052 км/ч

Длина орбиты

Длина геостационарной орбиты: {2 \cdot \pi \cdot R}. При радиусе орбиты 42 164 км получаем длину орбиты 264 924 км.

Длина орбиты крайне важна для вычисления "точек стояния" спутников.

Связь

Связь через такого рода спутники характеризуется большими задержками в распространении сигнала. Даже один ход луча до спутника и обратно обходится почти в четверть секунды. Ping до другой точки на земле будет уже около половины секунды.

При высоте орбиты 35 786 км и скорости света около 300 000 км/с ход луча "Земля-спутник" требует 35786/300000 =~0,12 сек. Ход луча "Земля (передатчик) -> спутник -> Земля (приемник)" ~0,24 сек. Ping потребует ~0,48 сек

С учетом задержки сигнала в аппаратуре ИСЗ и аппаратуре наземных служб общая задержка сигнала на маршруте Земля -> спутник -> Земля может достигать 2-4 с

Низкоорбитальные круговые орбиты. "Иридиум"

Когда радиус орбиты меньше чем радиус геостационарной орбиты, спутник будет обгонять вращение Земли и в этом случае необходимо использовать механизм слежения параболической антенны за положением спутника, что достаточно сложно и дорого для массового применения. Однако, спутники на низких орбитах обеспечивают более мощный сигнал по сравнению с сигналом геостационарных спутников и его можно принимать даже на антенну мобильного телефона. Поэтому возникла идея использовать несколько спутников на одной и той же орбите, которые, заменяя друг друга, будут поддерживать непрерывную связь над каким-то районом Земли.

Такой принцип был использован в телекоммуникационной системе "Иридиум", которая состоит из 66 низкоорбитальных спутников: по 11 спутников на 6 орбитах, как показано на анимации. Каждый спутник обеспечивает связь над участком Земли, показанном на анимации светлым пятном. Мы можем видеть, что, перекрываясь, пятна покрывают всю поверхность Земли. Это означает, что такая спутниковая система обеспечивает непрерывную связь из любой точки Земли.

Законы Кеплера. Движение спутников по эллиптическим орбитам.

В результате длительной обработки многолетних наблюдений датского астронома Тихо Браге (1546-1601) Кеплер (1571-1630) эмпирически установил три закона планетных движений, которые формулируются следующим образом:

Первый закон: Орбиты всех планет являются эллипсами, в одном из фокусов которых находится Солнце.
Второй закон: Движение каждой планеты происходит так, что радиус-вектор, проведённый из центра Солнца к планете, за равные промежутки времени покрывает равные площади.
Третий закон: Квадраты периодов обращения различных планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей эллипсов орбит.

Теория движения планет, изложенная Кеплером, полностью применима к движению искусственных спутников Земли и космических кораблей (разумеется, с выключенными двигателями). Приведенная анимация показывает движение спутника по эллиптической орбите. Мы можем видеть на этой анимации, что в соответствии с первым законом Кеплера, Земля расположена в одном из фокусов орбиты и, в соответствии со вторым законом Кеплера, спутник движется быстрее в перигее (ближайшая к Земле точка орбиты), чем в апогее (наиболее удалённая от Земли точка орбиты). На анимации изображена высокоэллиптическая орбита, и споль зуемая спутниковой телекоммуникационной системой "Молния". В отличие от геостационарной орбиты, спутники на эллиптических орбитах могут "видеть" полюса Земли. В апогее спутник как бы зависает над Землёй, обеспечивая в течение нескольких часов связь внутри того района Земли, над которым он расположен. Затем спутник уходит из апогея, и его заменяет новый спутник, движущийся по той же орбите. Таким образом, над выделенным участком Земли обеспечивается устойчивая и непрерывная телекоммуникационная связь.

Программа «Радуга ТВ: Помощник установщика» предназначена для расчета углов установки спутниковой антенны и содержит всю необходимую информацию для наведения антенны на выбранный спутник. Настройка осуществляется с помощью подручных средств (компас или транспортир, отвес, рулетка) и не требует дорогостоящего оборудования и глубоких познаний в технологиях спутникового телевидения.

Основные возможности:
- Расчет азимута и угла места спутника;
- Список транспондеров спутника для настройки ресивера;
- Расчет азимута солнца;
- Расчет времени, когда азимуты солнца и спутника совпадают;
- Расчет угла офсетности и наклона антенны;
- Наведение антенны по азимуту с помощью солнца и транспортира;
- Наведение антенны по азимуту с помощью компаса;
- Установка угла наклона антенны с помощью рулетки и отвеса;
- Определение координат по IP или из списка городов;
- Установка времени по серверу точного времени;
- Сканирование транспондеров с помощью SkyStarDVB карты;
- Определение уровня и качества сигнала со звуковой сигнализацией.

Все ТВ спутники находятся на геостационарной орбите 35 786 км над экватором. Геостационарная орбита - круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0 широты), находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси, и постоянно находится над одной и той же точкой на земной поверхности. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, телетрансляционных и т. п.)

0,9 м.

Добавлено спустя 1 минуту 8 секунд:


Да

Добавлено спустя 2 минуты 15 секунд:


ABS в фокусе, тарелка 0,9 м.

Вы профессионал, а я любитель