Чому геостаціонарні супутники не падають на землю? Чому не падає МКС? Падіння "біля Землі".

Чи чомусь супутники не падають? Орбіта супутника є крихким балансом між інерцією і гравітацією. Сила тяжіння безперервно притягує супутник до Землі, тоді як інерція супутника прагне підтримувати рух прямолінійним. Якби не було сили тяжіння, інерція супутника відправила його прямо з земної орбіти у відкритий космос. Однак у кожній точці орбіти сила тяжіння тримає супутник на прив'язі.

Щоб досягти рівноваги між інерцією та силою тяжіння, супутник повинен мати строго певну швидкість. Якщо він летить надто швидко, інерція долає силу важкості та супутник залишає орбіту. (Обчислення так званої другої космічної швидкості, що дозволяє супутникові залишати навколоземну орбіту, відіграє важливу роль у запуску міжпланетних космічних станцій.) Якщо супутник рухається надто повільно, сила тяжкості переможе у боротьбі з інерцією і супутник впаде Землю. Саме це сталося в 1979 році, коли американська орбітальна станція Скайлеб почала знижуватися в результаті опору верхніх шарів земної атмосфери, що зростає. Потрапивши до залізних кліщів гравітації, станція невдовзі впала на Землю.

Швидкість та відстань

Оскільки земне тяжіння слабшає з відстанню, швидкість, необхідна утримання супутника на орбіті, змінюється з висотою над рівнем моря. Інженери можуть обчислювати, як швидко і високо супутник повинен обертатися на орбіті.Наприклад, геостаціонарний супутник, розташований завжди над тією ж точкою земної поверхні, повинен здійснювати один виток за 24 години (що відповідає часу одного обороту Землі навколо своєї осі) на висоті 357 кілометрів.

Сила тяжкості та інерція

Балансування супутника між силою тяжкості та інерцією може бути зімітовано обертанням вантажу на прив'язаній до нього мотузці. Інерція вантажу прагне перемістити його подалі від центру обертання, тоді як натяг мотузки, що виконує роль гравітації, утримує вантаж на круговій орбіті. Якщо мотузку перерізати, вантаж полетить прямолінійною траєкторією перпендикулярно радіусу своєї орбіти.

Одним із найбільших надбань людства є міжнародна космічна станція, або МКС. Для її створення та роботи на орбіті об'єдналося кілька держав: Росія, деякі країни Європи, Канада, Японія та США. Цей апарат свідчить про те, що багато чого можна досягти, якщо постійно співпрацювати країнам. Про цю станцію знають усі люди планети і багато хто задається питаннями про те, на якій висоті літає МКС і якою орбітою. Скільки космонавтів там відвідало? Чи правда, що туди пускають туристів? І це далеко не все, що цікаве людству.

Будова станції

МКС складається з чотирнадцяти модулів, у яких розташовуються лабораторії, склади, кімнати відпочинку, спальні, госпприміщення. На станції навіть є спортзал із тренажерами. Весь цей комплекс працює на сонячних батареях. Вони величезні, завбільшки зі стадіон.

Факти про МКС

За час роботи станція викликала чимало захоплень. Цей апарат є величезним досягненням людських умів. За своєю конструкцією, призначенням та особливостями його можна назвати досконалістю.Звичайно, можливо, років через 100 на Землі почнуть будувати космічні кораблі іншого плану, але поки що, на сьогоднішній день, цей апарат – надбання людства. Про це свідчать такі факти про МКС:

1. За час її існування на МКС космонавтів побувало близько двохсот. Також тут були туристи, які просто прилетіли подивитися на Всесвіт із орбітальної висоти.
2. Станцію видно із Землі неозброєним оком. Ця конструкція є найбільшою серед штучних супутників, і її легко можна побачити з поверхні планети без якогось пристрою. Є карти, на яких можна подивитися, коли і коли апарат пролітає над містами. За ними легко знайти відомості про своє село: побачити розклад польоту над регіоном.
3. Для складання станції та підтримки її у робочому стані космонавти вийшли понад 150 разів у відкритий космос, провівши там близько тисячі годин.
4. Керується апарат шістьма астронавтами. Система життєзабезпечення забезпечує безперервну присутність на станції людей з її першого запуску.
5. Міжнародна космічна станція - це унікальне місце, де проводяться різні лабораторні експерименти. Вчені роблять унікальні відкриття в галузі медицини, біології, хімії та фізики, фізіології та метеоспостережень, а також в інших галузях науки.
6. На апараті використовують гігантські сонячні батареї, розмір яких досягає площі території футбольного поля з його кінцевими зонами. Їхня вага - майже триста тисяч кілограм.
7. Батареї здатні повністю забезпечувати роботу станції. За їхньою роботою ретельно стежать.
8. На станції є міні-будинок, оснащений двома ванними та спортзалом.
9. За польотом стежать із Землі.Для контролю розроблено програми, що складаються з мільйонів рядків коду.

Космонавти

З грудня 2017 року екіпаж МКС складається з наступних астрономів та космонавтів:

• Антон Шкаплеров – командир МКС-55. Він двічі був на станції – у 2011-2012 та у 2014-2015 рр. За 2 польоти він прожив на станції 364 дні.
• Скіт Тінгл – бортінженер, астронавт НАСА. Цей космонавт немає досвіду космічних польотів.
• Норішіге Канаї - бортінженер, астронавт Японії.
• Олександр Місуркін. Перший його політ було здійснено у 2013 році тривалістю 166 діб.
• Макр Ванде Хай не має досвіду польотів.
• Джозеф Акаба. Перший політ здійснив у 2009 році у складі «Діскавері», а другий політ був здійснений у 2012 році.

Земля із космосу

З космосу на Землю відкриваються унікальні краєвиди. Про це свідчать фотографії, відеозйомки астронавтів та космонавтів. Побачити роботу станції, космічні пейзажі можна, якщо переглянути онлайн-трансляції зі станції МКС. Однак деякі камери бувають вимкненими, що пов'язано з техроботи.

Як відомо, геостаціонарні супутники висять нерухомо над землею над тією ж точкою. Чому вони не падають? На тій висоті не діє сила тяжіння?

Відповідь

Геостаціонарний штучний супутник Землі є апарат, який рухається навколо планети в східному напрямку (у тому ж, в якому обертається сама Земля), по круговій екваторіальній орбіті з періодом обігу, що дорівнює періоду свого обертання Землі.

Таким чином, якщо дивитися з Землі на геостаціонарний супутник, ми будемо бачити його нерухомо висить на тому самому місці.Через цю нерухомість і велику висоту близько 36 000 км, з якої видно майже половину Землі, на геостаціонарну орбіту виводять супутники-ретранслятори для телебачення, радіо і комунікацій.

З того, що геостаціонарний супутник висить постійно над однією і тією ж точкою поверхні Землі, деякі роблять невірний висновок, що на геостаціонарний супутник не діє сила тяжіння до Землі, що сила тяжіння певній відстані від Землі зникає, тобто вони спростовують самого Ньютон. Звичайно, це не так. Сам запуск супутників на геостаціонарну орбіту розраховується саме згідно із законом всесвітнього тяжіння Ньютона.

Геостаціонарні супутники, як і решта супутників, насправді падають на Землю, але не досягають її поверхні. На них діє сила тяжіння до Землі (гравітаційна сила), спрямована до її центру, а у зворотному напрямку на супутник діє відцентрова сила, що відштовхує від Землі (сила інерції), які врівноважують один одного - супутник не відлітає від Землі і не падає на неї точно так само, як відро, що розкручується на мотузці, залишається на своїй орбіті.

Якби супутник зовсім не рухався, то він упав би на Землю під дією тяжіння до неї, але супутники рухаються, в тому числі і геостаціонарні (геостаціонарні - з кутовою швидкістю рівною кутовою швидкістю обертання Землі, тобто один оборот за добу, а у супутників нижчих орбіт кутова швидкість більше, т. е. протягом доби вони встигають зробити навколо Землі кілька обертів). Лінійна швидкість, що повідомляється супутнику паралельно поверхні Землі при безпосередньому виведенні на орбіту порівняно велика (на низькій навколоземній орбіті - 8 кілометрів на секунду, на геостаціонарній орбіті - 3 кілометри на секунду).Якби не було Землі, то супутник з такою швидкістю летів би прямою, але наявність Землі змушує супутник падати на неї під дією сили тяжіння, викривляючи траєкторію у напрямку до Землі, але поверхня Землі не плоска, вона викривлена. Наскільки супутник наближається до Землі, на стільки поверхню Землі йде з-під супутника і, таким чином, супутник постійно перебуває в одній і тій же висоті, рухаючись по замкнутої траєкторії. Супутник постійно падає, але ніяк не може впасти.

Отже, всі штучні супутники Землі падають на Землю, але – по замкнутій траєкторії. Супутники перебувають у стані невагомості, як усі падаючі тіла (якщо ліфт у хмарочосі зірветься і почне вільно падати, то люди всередині теж будуть у стані невагомості). Космонавти всередині МКС знаходяться у невагомості не тому, що на орбіті не діє сила тяжіння до Землі (вона там майже така сама як і на поверхні Землі), а тому, що МКС вільно падає на Землю – по замкнутій круговій траєкторії.

Міжнародна космічна станція (МКС) - це масштабний і, мабуть, найскладніший за своєю організацією реалізований технічний проект за історію людства. Щодня сотні фахівців по всьому світу працюють над тим, щоб МКС могла повноцінно виконувати свою основну функцію – бути науковим майданчиком для вивчення безмежного космічного простору та, звичайно ж, нашої планети.

Коли дивишся новини про МКС, то виникає безліч питань щодо того, як космічна станція взагалі може працювати в екстремальних умовах космосу, як вона літає по орбіті і не падає, як у ній можуть жити люди, не страждаючи від високих температур та сонячної радіації.

Вивчивши цю тему і зібравши всю інформацію до купи, зізнатися, я замість відповідей отримав ще більше запитань.

На якій висоті літає МКС?

МКС літає в термосфері на висоті приблизно 400 км від Землі (для інформації – відстань від Землі до Місяця становить приблизно 370 тисяч км). Сама термосфера є атмосферним шаром, який, по суті, ще не зовсім є космосом. Цей шар простягається від Землі відстань від 80 км до 800 км.

Особливість термосфери в тому, що температура з висотою підвищується і може значно коливатися. Понад 500 км зростає рівень сонячної радіації, який може запросто вивести з ладу техніку та негативно вплинути на здоров'я космонавтів. Тому МКС вище за 400 км не піднімається.

Так виглядає МКС із Землі

Яка температура за боротом МКС?

Інформації на цю тему обмаль. Різні джерела говорять по-різному. Кажуть, що на рівні 150 км температура може досягати 220-240 °, а на рівні 200 км більше 500 °. Вище температура продовжує зростати, і на рівні 500-600 км вона вже нібито перевищує 1500°.

За словами самих космонавтів, на висоті 400 км, де літає МКС, температура постійно змінюється в залежності від світлотіньової обстановки. Коли МКС перебуває у тіні, температура за бортом опускається до -150°, і якщо вона під прямими променями сонця, температура підвищується до +150°. І це вже навіть не лазня в лазні! Як за такої температури космонавти взагалі можуть перебувати у відкритому космосі? Невже їх рятує супер термокостюм?

Робота космонавта у відкритому космосі за +150°

Яка температура усередині МКС?

На відміну від температури за бортом усередині МКС вдається зберегти стабільну температуру, придатну життя людей - приблизно +23°.Причому, як це робиться, абсолютно незрозуміло. Якщо за бортом, наприклад, +150 °, то як вдається охолодити температуру всередині станції або навпаки і постійно тримати її в нормі?

Як впливає радіація на космонавтів у МКС?

На висоті 400 км радіаційне тло в сотні разів перевищує земне. Тому космонавти на МКС, коли вони опиняються на сонячній стороні, отримують опромінення, рівень якого у кілька разів перевищує дозу, наприклад, отриману при рентгені грудної клітки. А в моменти потужних спалахів на Сонці працівники станції можуть схопити дозу, яка в 50 разів перевищує норму. Як їм при цьому вдається працювати за таких умов тривалий час, також залишається загадкою.

Як впливає космічний пил та сміття на МКС?

За даними NASA, на навколоземній орбіті близько 500 тисяч великих уламків (частин відпрацьованих щаблів або інших деталей космічних кораблів і ракет) і ще невідомо скільки подібного дрібного сміття. Все це «добро» обертається довкола Землі зі швидкістю 28 тисяч км/год і чомусь не притягується до Землі.

Крім того, існує і космічний пил – це всілякі метеоритні уламки або мікрометеорити, які постійно притягуються планетою. Причому, якщо навіть порошинка важить всього 1 грам, вона перетворюється на бронебійний снаряд, здатний продірявити станцію.

Кажуть, якщо до МКС наближаються такі об'єкти, то космонавти змінюють курс станції. Але дрібне сміття або пил неможливо відстежити, тому виходить, що МКС постійно наражається на величезну небезпеку. Як із цим справляються космонавти, знову ж таки незрозуміло. Виходить, що кожен день вони дуже ризикують своїм життям.

Отвір у шатлі Індевор STS-118 від попадання космічного сміття схожий на кульовий отвір

Чому МКС не падає?

У різних джерелах пишуть про те, що МКС не падає завдяки слабкій гравітації Землі та космічній швидкості станції. Тобто, обертаючись навколо Землі зі швидкістю 7,6 км/с (для інформації - період звернення МКС навколо Землі становить лише 92 хв 37 секунд), МКС як би постійно промахується і не падає. Крім того, на МКС є двигуни, які дозволяють постійно коригувати положення 400-тонної махини.

Як Ви думаєте, чому космонавти в космосі відчувають стан невагомості? Є велика ймовірність, що відповісте не правильно.

На питання, чому предмети та космонавти в умовах космічного корабля постають у стані невагомості, багато людей дають таку відповідь:

1. У космосі відсутня сила тяжіння, тому вони нічого не важать.
2. Космос - це вакуум, а у вакуумі немає сили тяжіння.
3. Космонавти знаходяться надто далеко від поверхні Землі, щоб на них могла діяти сила її тяжіння.

Усі ці відповіді неправильні!

Головне, що треба розуміти це те, що в космосі є сила тяжіння. Це досить поширене хибне уявлення. Що утримує Місяць її орбіті навколо Землі? Сила важкості. Що тримає Землю на орбіті навколо Сонця? Сила важкості. Що не дозволяє галактикам розлітатися у різні боки? Сила важкості.

Сила тяжіння існує у космосі скрізь!

Якби ви збудували на Землі вишку заввишки 370 км (230 миль), приблизно як висота орбіти космічної станції, то сила тяжіння, що діє на вас нагорі вишки, була б майже такою самою, як і на поверхні землі.Якби ви зважилися зробити крок з вишки, ви б рушили до Землі так само, як це збирається зробити трохи пізніше цього року Фелікс Баумгартнер (Felix Baumgartner), коли спробує зробити стрибок з краю космосу. (Звичайно, при цьому ми не враховуємо низькі температури, які миттєво почнуть вас заморожувати, або як відсутність повітря чи аеродинамічного опору вбиватиме вас, а падіння крізь шари атмосферного повітря змусить усі частини вашого тіла випробувати на власному досвіді, що таке «здерти три шкіри ». До того ж, раптова зупинка також завдасть вам маси незручностей).

Так, так чому ж космічна орбітальна станція або супутники, що знаходяться на орбіті, не падають на Землю, і чому космонавти і предмети, що їх оточують, усередині міжнародної космічної станції (МКС) або будь-якого іншого космічного корабля здаються плаваючими?

Виявляється, вся справа у швидкості!

Космонавти, сама міжнародна космічна станція (МКС) та інші об'єкти, що знаходяться на земній орбіті, не плавають, насправді вони падають. Але вони не падають на Землю через свою величезну орбітальну швидкість. Натомість вони «падають навколо» Землі. Об'єкти на земній орбіті повинні рухатися зі швидкістю щонайменше 28,160 км/год (17,500 миль на годину). Тому, як тільки вони прискорюються щодо Землі, сила тяжіння Землі відразу ж згинає і веде траєкторію їхнього руху вниз, і вони ніколи не подолають цей мінімум зближення із Землею. Оскільки космонавти мають таке ж прискорення, як і космічна станція, вони мають стан невагомості.

Трапляється, що ми можемо випробувати цей стан — короткочасно — на Землі, у момент падіння.Чи доводилося вам бувати на атракціоні «американські гірки», коли відразу після проходження найвищої точки («вершини гірки»), коли візок уже починає котитися вниз, ваше тіло піднімає з сидіння? Якби ви знаходилися в ліфті на висоті стоповерхового хмарочоса, і відбувся обрив троса, то поки ліфт падав, ви б ширяли в невагомості в кабіні ліфта. Звичайно, у цьому випадку фінал виявився б набагато драматичнішим.

І потім, ви, ймовірно, чули про аероплан, що забезпечує стан невагомості (Vomit Comet) - аероплан KC 135, який НАСА використовує для створення короткочасних станів невагомості, для тренувань космонавтів та перевірки експериментів або обладнання в умовах невагомості (zero-G) , а також для здійснення комерційних польотів у невагомості, коли літак летить по параболічній траєкторії, як в атракціоні «американські гірки» (але з великими швидкостями і на великих висотах), проходить через вершину параболи і прямує вниз, то в момент падіння літака створюються умови невагомості. На щастя, літак виходить із пікірування та вирівнюється.

Однак, повернімося до нашої вежі. Якби замість звичайного кроку з вежі ви зробили стрибок з розбігу, ваша енергія, спрямована вперед, віднесла б вас далеко від вежі, разом з тим сила тяжіння знесла б вас вниз. Замість того, щоб приземлитися біля основи вишки, ви приземлилися б на відстані від неї. Якби при розбігу ви збільшили швидкість, ви змогли б стрибнути далі від вежі, перш ніж досягли б землі.Ну, а якби ви могли бігати так само швидко, як рухається орбітою навколо Землі космічний корабель багаторазового використання і МКС, зі швидкістю 28,160 км/год (17,500 миль на годину), то дугова траєкторія вашого стрибка зробила б коло навколо Землі. Ви знаходилися б на орбіті і відчували стан невагомості. Але ви падали б, не досягаючи поверхні Землі. Правда, скафандр і запаси повітря, придатного для дихання, вам все ж таки знадобилися б. А якби ви могли бігати зі швидкістю приблизно 40,555 км/год (25,200 миль на годину), ви вистрибнули б відразу за межі Землі і почали обертатися навколо Сонця.

Геостаціонарна орбіта. Штучні супутники Землі

Що являє собою геостаціонарна орбіта? Це кругове поле, яке розташувалося над екватором Землі, по ньому штучний супутник поводиться з кутовою швидкістю обертання планети навколо осі. Він змінює свій напрям у горизонтальній системі координат, а нерухомо висить у небі. Геостаціонарна орбіта Землі (ДСО) є різновидом геосинхронного поля і застосовується для розміщення комунікаційних, телетрансляційних та інших супутників.

Ідея використання штучних апаратів

Саме поняття геостаціонарної орбіти ініційовано російським винахідником К. Е. Ціолковським. У своїх роботах він пропонував заселити космос за допомогою орбітальних станцій. Зарубіжні вчені також описували роботи космічних полів, наприклад Г. Оберт. Людиною, яка розвинула концепцію використання орбіти для зв'язку, є Артур Кларк. Він у 1945 році помістив статтю в журналі Wireless World, де описав переваги роботи геостаціонарного поля.За активну працю в цій галузі на честь вченого орбіта отримала свою другу назву - "пояс Кларка". Над проблемою здійснення якісного зв'язку думали багато теоретиків. Так, Герман Поточник в 1928 висловив думку про те, як можна застосовувати геостаціонарні супутники.

Характеристика пояса Кларка

1. Геосинхронність. До такої характеристики відноситься поле, яке має період, що відповідає періоду звернення Землі. Геосинхронний супутник закінчує оберт навколо планети за сидеричний день, який дорівнює 23 годин 56 хвилин і 4 секунд. У той самий час необхідно Землі до виконання одного обороту у фіксованому просторі.

2. Для підтримки супутника на певній точці геостаціонарна орбіта має бути круговою, з нульовим нахилом. Еліптичне поле призведе до усунення або на схід, або на захід, оскільки апарат рухається у певних точках орбіти по-різному.

3. «Точка зависання» космічного механізму має бути на екваторі.

4. Розташування супутників на геостаціонарній орбіті повинні бути такими, щоб невелика кількість частот, призначених для зв'язку, не призвела до накладання частот різних апаратів при прийомі та передачі, а також для виключення їх зіткнення.

5. Достатня кількість палива підтримки постійного становища космічного механізму.

Геостаціонарна орбіта супутника унікальна тим, що тільки при поєднанні її параметрів можна досягти нерухомості апарату. Ще однією особливістю є можливість бачити Землю під кутом сімнадцять градусів з розташованих на космічному полі супутників.Кожен апарат відхоплює приблизно одну третину поверхні орбіти, тому три механізми здатні забезпечити охоплення майже всієї планети.

Штучні супутники

Літальний апарат обертається навколо Землі геоцентричним шляхом. Для його виведення використовують багатоступінчасту ракету. Вона є космічний механізм, який приводить в дію реактивна сила двигуна. Для руху орбітою штучні супутники Землі повинні мати початкову швидкість, що відповідає першої космічної. Їхні польоти здійснюються на висоті не менше кількох сотень кілометрів. Період обігу апарата може становити кілька років. Штучні супутники Землі можуть запускатися з бортів інших апаратів, наприклад, орбітальних станцій та кораблів. Безпілотники мають масу до двох десятків тонн та розмір до кількох десятків метрів. Двадцять перше століття ознаменувалося народженням апаратів із надмалою вагою – до кількох кілограмів.

Супутники запускалися багатьма країнами та компаніями. Перший у світі штучний апарат було створено СРСР і полетів у космос 4 жовтня 1957 року. Він носив ім'я "Супутник-1". У 1958 році США запустила другий апарат – «Експлорер-1». Перший супутник, який було виведено NASA у 1964 році, носив ім'я Syncom-3. Штучні апарати переважно неповоротні, але є ті, які повертаються частково чи повністю. Їх використовують для проведення наукових досліджень та вирішення різних завдань. Так, існують військові, дослідні, навігаційні супутники та інші. Також запускаються апарати, створені співробітниками університетів чи радіоаматорами.

«Точка стояння»

Геостаціонарні супутники розташовуються на висоті 35 786 кілометрів над рівнем моря. Така висота забезпечує період обігу, що відповідає періоду циркуляції Землі стосовно зірок. Штучний апарат нерухомий, тому його місце розташування на геостаціонарній орбіті називається «точкою стояння». Зависання забезпечує постійний тривалий зв'язок, одного разу зорієнтована антена завжди буде спрямована на потрібний супутник.

Пересування

Супутники можна переводити з низьковисотної орбіти на геостаціонарну за допомогою геоперехідних полів. Останні є еліптичний шлях з точкою на низькій висоті і піком на висоті, яка близька до геостаціонарного кола. Супутник, який став непридатним для подальшої роботи, вирушає на орбіту поховання, розташовану на 200-300 кілометрів вище за ДСО.

Висота геостаціонарної орбіти

Супутник цьому полі тримається певній відстані від Землі, не наближаючись і віддаляючись. Він завжди знаходиться над якоюсь точкою екватора. Виходячи з даних особливостей слід висновок, що сили гравітації та відцентрова сила врівноважують одна одну. Висота геостаціонарної орбіти розраховується методами, основу яких лежить класична механіка. При цьому враховується відповідність гравітаційних та відцентрових сил. Значення першої величини визначається за допомогою закону всесвітнього тяжіння Ньютона. Показник відцентрової сили розраховується шляхом додавання маси супутника на відцентрове прискорення. Підсумком рівності гравітаційної та інертної маси є висновок про те, що висота орбіти не залежить від маси супутника.Тому геостаціонарна орбіта визначається лише висотою, коли він відцентрова сила дорівнює по модулю і протилежна за напрямом гравітаційної силі, що створюється тяжінням Землі даної висоті.

З формули розрахунку доцентрового прискорення можна знайти кутову швидкість. Радіус геостаціонарної орбіти визначається також за цією формулою або шляхом розподілу геоцентричної постійної гравітаційної на кутову швидкість у квадраті. Він становить 42 164 кілометри. З огляду на екваторіальний радіус Землі отримуємо висоту, рівну 35786 кілометрам.

Обчислення можна провести іншим шляхом, ґрунтуючись на твердженні, що висота орбіти, що є віддаленням від центру Землі, з кутовою швидкістю супутника, що збігається з рухом обертання планети, породжує лінійну швидкість, яка дорівнює першій космічній на цій висоті.

Швидкість на геостаціонарній орбіті. Довжина

Цей показник розраховується шляхом множення кутової швидкості на радіус поля. Значення швидкості на орбіті дорівнює 3,07 кілометра в секунду, що набагато менше за першу космічну швидкість на навколоземному шляху. Щоб зменшити показник, необхідно збільшити радіус орбіти більш ніж шість разів. Довжина розраховується добутком числа Пі на радіус, помноженим на два. Вона становить 264 924 кілометри. Показник враховується для обчислення «точок стояння» супутників.

Вплив сил

Параметри орбіти, якою звертається штучний механізм, можуть змінюватися під впливом гравітаційних місячно-сонячних обурень, неоднорідності поля Землі, еліптичності екватора. Трансформація поля виражається у таких явищах, як:

1. Зміщення супутника від своєї позиції вздовж орбіти у бік точок стабільного рівноваги, які звуться потенційних ям геостаціонарної орбіти.
2. Кут нахилу поля до екватора зростає з певною швидкістю і досягає 15 градусів один раз за 26 років та 5 місяців.

Для утримання супутника у потрібній «точці стояння» його оснащують руховою установкою, яку включають кілька разів на 10-15 діб. Так, для заповнення зростання способу орбіти використовують корекцію "північ-південь", а для компенсації дрейфу вздовж поля - "захід-схід". Для регулювання шляху супутника протягом усього терміну його роботи потрібний великий запас палива на борту.

Двигуни

Вибір пристрою визначається індивідуальними технічними особливостями супутника. Наприклад, хімічний ракетний двигун має витіснювальну подачу палива і функціонує на довго зберігаються висококиплячих компонентах (діазотний тетроксид, несиметричний диметилгідразин). Плазмові пристрої мають суттєво меншу тягу, але за рахунок тривалої роботи, яка вимірюється десятками хвилин для одиничного пересування, здатні значно знизити споживану кількість палива на борту. Такий тип рухової установки використовується для маневру переведення супутника в іншу орбітальну позицію. Основним обмежуючим чинником терміну служби апарату запас палива на геостаціонарної орбіті.

Недоліки штучного поля

Істотною пороком у взаємодії з геостаціонарними супутниками є великі запізнення поширення сигналу. Так, при швидкості світла 300 тисяч кілометрів на секунду та висоті орбіти 35786 кілометрів рух променя «Земля – супутник» займає близько 0,12 секунди, а «Земля – супутник – Земля» – 0,24 секунди. Враховуючи затримку сигналу в апаратурі та кабельних системах передач наземних служб, загальне запізнення сигналу «джерело – супутник – приймач» досягає приблизно 2-4 секунд.Такий показник суттєво ускладнює застосування апаратів на орбіті в телефонії та унеможливлює використання супутникового зв'язку в системах реального часу.

Ще одним недоліком є ​​невидимість геостаціонарної орбіти з високих широт, що заважає провідності зв'язку та телетрансляцій у районах Арктики та Антарктиди. У ситуаціях, коли сонце та супутник-передавач знаходяться на одній лінії з приймальною антеною, спостерігається зменшення, а часом і повна відсутність сигналу. На геостаціонарних орбітах з допомогою нерухомості супутника таке явище проявляється особливо яскраво.

Ефект Доплера

Цей феномен полягає у зміні частот електромагнітних вібрацій при взаємному просуванні передавача та приймача. Явище виражається зміною відстані у часі, і навіть рухом штучних апаратів на орбіті. Ефект проявляється як малостійкість несучої частоти коливань супутника, яка додається до апаратурної нестабільності частоти бортового ретранслятора та земної станції, що ускладнює прийом сигналів. Ефект Допплера сприяє зміні частоти вібрацій, що модульують, що неможливо контролювати. У разі, коли на орбіті використовуються супутники зв'язку та безпосереднього телевізійного мовлення, це явище практично усувається, тобто не спостерігається змін рівня сигналів у точці прийому.

Ставлення у світі до геостаціонарних полів

Космічна орбіта своїм народженням створила багато питань та міжнародно-правових проблем. Їхнім рішенням займається низка комітетів, зокрема, Організація Об'єднаних Націй. Деякі країни, розташовані на екваторі, пред'являли претензії на поширення їх суверенітету на частину космічного поля, що знаходиться над їхньою територією.Держави заявляли, що геостаціонарна орбіта є фізичним фактором, який пов'язаний із існуванням планети і залежить від гравітаційного поля Землі, тому сегменти поля є продовженням території їхніх країн. Але такі претензії були відкинуті, оскільки у світі є принцип неприсвоєння космічного простору. Усі проблеми, пов'язані з роботою орбіт та супутників, вирішуються на світовому рівні.