Geosynkroninen vs geostationaarinen kiertorata
Rata on kaareva reitti avaruudessa, jossa taivaankappaleet pyrkivät pyörimään. Radan taustalla oleva periaate liittyy läheisesti painovoimaan, eikä sitä selitetty selkeästi ennen kuin Newtonin painovoimateoria julkaistiin.
Ymmärtääksesi periaatteen, harkitse merkkijonoon kiinnitettyä palloa, jota pyöritetään vakiopituudella. Jos pallo pyörii hitaammin, pallo ei suorita kierroksia, vaan romahtaa. Jos pallo pyörii erittäin nopeasti, merkkijono katkeaa ja pallo napsahtaa pois. Jos pidät narusta, tunnet pallon vedon kädessä. Tämä pallon pyrkimys siirtyä pois päin vastustaa narun jännitystä vetämällä sitä taaksepäin, ja pallo alkaa liikkua ympyröissä. On tietty nopeus, jolla sinun on pyörittävä, joten nämä vastakkaiset voimat ovat tasapainossa, ja kun ne ovat, pallon polkua voidaan pitää kiertoradana.
Tätä tämän yksinkertaisen esimerkin taustalla olevaa periaatetta voidaan soveltaa paljon suurempiin esineisiin, kuten planeetoihin ja kuuihin. Painovoima toimii keskusvoimana ja pitää poistumaan pyrkivän kohteen kiertoradalla, elliptisellä polulla avaruudessa. Aurinkomme pitää planeettoja ympärillään, ja planeetat pitävät kuut ympärillään samalla tavalla. Aikaa, joka kuluu kiertoradalla olevan objektin yhden syklin suorittamiseen, kutsutaan kiertoratajaksoksi. Esimerkiksi maan kiertoaika on 365 päivää.
Geosynkroninen kiertorata on kiertorata maan ympäri, jonka kiertoaika on yksi sidereaalinen vuorokausi, ja geostationaarinen kiertorata on geosynkronisen kiertoradan erikoistapaus, jossa ne sijaitsevat aivan päiväntasaajan yläpuolella.
Lisätietoja geosynkronisesta radasta
Ajattele palloa ja lankaa uudelleen. Jos merkkijono on lyhyt, pallo pyörii nopeammin, ja jos merkkijono on pidempi, se pyörii hitaammin. Vastaavasti halkaisij altaan pienemmillä kiertoradoilla on nopeammat kiertoradat ja lyhyemmät kiertoradat. Jos halkaisija on suurempi, kiertonopeus on hitaampi ja kiertoaika on pidempi. Esimerkiksi kansainvälisellä avaruusasemalla, joka on matalalla Maan kiertoradalla, kiertoaika on 92 minuuttia ja kuun kiertoaika 28 päivää.
Näiden ääriarvojen välissä on tietty etäisyys maasta, jossa kiertoaika on yhtä suuri kuin maan kiertoaika. Toisin sanoen objektin kiertoaika tällä kiertoradalla on yksi sideerinen päivä (noin 23 h 56 m), ja siten maan ja kohteen kulmanopeus on sama. Yksi mielenkiintoinen tulos tästä on, että joka päivä samaan aikaan satelliitti on samassa paikassa. Se on synkronoitu maan kiertoliikkeen kanssa, joten geosynkroninen kiertorata.
Kaikilla maan geosynkronisilla kiertoradoilla, olivatpa ne ympyrän muotoisia tai elliptisiä, puolipääakseli on 42 164 km.
Lisätietoja geostationaarisesta kiertoradasta
Maan päiväntasaajan tasossa oleva geosynkroninen kiertorata tunnetaan geostationaarisena kiertoradana. Koska kiertorata on päiväntasaajan tasossa, sillä on lisäominaisuus kuin se, että se on samassa paikassa samaan aikaan. Kun kiertoradalla oleva esine liikkuu, myös maa liikkuu sen suuntaisesti. Siksi näyttää siltä, että kohde on aina saman pisteen yläpuolella, aina. Tuntuu kuin kohde olisi kiinnitetty suoraan jonkin maan pisteen yläpuolelle sen sijaan, että se kiertäisi sitä.
Melkein kaikki viestintäsatelliitit ovat geostationaarisella kiertoradalla. Käsitteen geostationaarisen kiertoradan käyttämisestä televiestintään esitti ensimmäisenä sci-fi-kirjailija Arthur C Clarke, joten sitä kutsutaan joskus nimellä Clarke Orbit. Ja tällä kiertoradalla oleva satelliittikokoelma tunnetaan nimellä Clarken vyö. Nykyään sitä käytetään televiestintään kaikkialla maailmassa.
Geostationaarinen kiertorata sijaitsee 35 786 km (22 236 mailia) keskimääräisen merenpinnan yläpuolella, ja Clarken kiertorata on noin 265 000 km (165 000 mailia) pitkä.
Mitä eroa on geosynkronisella ja geostationaarisella kiertoradalla?
• Rata, jonka kiertoaika on yksi sidereaalinen päivä, tunnetaan geosynkronisena kiertoradana. Tällä kiertoradalla oleva kohde esiintyy samassa paikassa jokaisen syklin aikana. Se on synkronoitu maan pyörimisen kanssa, mistä johtuu termi geosynkroninen kiertorata.
• Maan päiväntasaajan tasossa oleva geosynkroninen kiertorata tunnetaan geostationaarisena kiertoradana. Geostaationaarisella kiertoradalla oleva kohde näyttää olevan kiinteästi maan päällä olevan pisteen yläpuolella, ja se näyttää olevan paikallaan suhteessa maahan. Siksi. termi geostationaarinen kiertorata.
