Orbita geoestazionario

Orbita geostazionario bat (ingelesetik geosynchronous equatorial orbit), orbita geosinkrona mota bat da: Lurraren ekuatoreak sortzen duen planoan kokaturik dagoen eta eszentrikotasunik ez duen orbita da, bere norantza mendebaldetik ekialdera doa. Lurraren ekuatoretik 35.786 kilometroko distantziara dago eta lurraren zentzu berean biratzen du. Bere kokapena beti latitude berdinean dago (0 gradu) beraz oso erraza da topatzen eta gainera 23 ordu 56 minutu eta 4,09 segundo behar ditu bira osoa egiteko.

Horrelako orbita batean dagoen objektu batek Lurraren errotazio-periodoaren berdina den orbita periodoa du, egun siderala, eta, beraz, Lurreko behatzaileentzat geldia dirudi, zeruan posizio finko batean. Orbita geoestazionarioaren kontzeptua Arthur C. Clarke zientzia fikziozko idazleak zabaldu zuen 1940ko hamarkadan, telekomunikazioak iraultzeko modu gisa, eta orbita mota horretan jarri zen lehen satelitea 1963an jaurti zen.

Komunikazio-sateliteak orbita geoestazionario batean kokatu ohi dira, Lurreko sateliteen antenek ez dezaten biratu beharrik izan haien atzetik joateko, baizik eta etengabe apuntatu ahal izan dezaten sateliteak dauden zeruko posiziora. Satelite meteorologikoak ere orbita horretan kokatzen dira, denbora errealean jarraipena egiteko eta datuak jasotzeko, eta nabigazio-sateliteak kalibrazio-puntu ezagun bat emateko eta GPSaren zehaztasuna hobetzeko.

Satelite geoestazionarioak orbita tenporal batean zehar jaurtitzen dira eta arteka batean jartzen dira lurrazaleko puntu zehatz baten gainean. Orbitak bere posizioari eusteko nolabaiteko aparkatzea eskatzen du, eta kendutako satelite modernoak hilerri orbita altuago batean jartzen dira, talkak saihesteko.

Historia 
1929an, Herman Potočnikek orbita geosinkronikoak deskribatu zituen, oro har, bai eta lurreko orbita geoestazionarioaren kasu berezia ere, bereziki, eta espazio-estazioetarako orbita erabilgarriak ere deskribatu zituen. Herri literaturan orbita geoestazionario baten lehen agerpena 1942ko urrian izan zen, George O. Smithen Venus Equilateral lehen kontakizunean, baina hura ez zen xehetasunetan sartu. Arthur C. Clarke zientzia-fikziozko autore britainiarrak 1945eko Extra-Terrestrial Relays - Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage? artikuluan, Wireless World aldizkarian argitaratua, kontzeptua hedatu zuen. Clarkek lehen aldiz deskribatu zuen orbita hori irrati-difusioko eta igorpeneko komunikazio-sateliteetarako erabilgarria zela, eta batzuetan Clarke orbita deitzen zaio. Era berean, orbita horretako satelite artifizialen multzoari Clarke Gerrikoa deritzo.

Terminologia teknikoan, orbita ekuatorial geoestazionario edo geosinkroniko deitzen da, eta termino horiek sinonimoak izango balira bezala erabili ohi dira.

Lehen satelite geoestazionarioa Harold Rosenek diseinatu zuen 1959an, Hughes Aircraften lan egiten zuenean. Sputnik 1ek inspiratuta, satelite geoestazionario bat erabili nahi zuen komunikazioak globalizatzeko. Garai hartan, Ameriketako Estatu Batuen eta Europaren arteko telekomunikazioak 136 pertsonaren artean soilik ziren posible aldi berean, eta maiztasun handiko irratien eta itsaspeko kable baten menpe zeuden.

Garai hartan uste zen satelite bat orbita geoestazionarioan jartzeak suziri-potentzia handiegia beharko zuela, eta ez zuela gastua justifikatzeko adina iraungo; horregatik, lehen ahaleginak lurreko orbita baxu edo ertaineko sateliteen konstelazioetan zentratu ziren. Lehenak Echo satelite globoak izan ziren, 1960an, eta ondoren Telstar 1, 1962an. Proiektu horiek seinalearen intentsitatearekin eta jarraipenarekin zailtasunak bazituzten ere —arazo horiek orbita geoestazionarioak erabiliz konpon zitezkeen—, kontzeptua ez zen oso praktikotzat jotzen, eta, horregatik, Hughesek askotan funtsak eta babesa galtzen zituen.

1961ean, Rosenek eta bere taldeak 76 zentimetroko diametroa eta 38 zentimetroko altuera zuen prototipo zilindriko bat fabrikatu zuten, 11,3 kilogramoko pisua zuena, orbitan jartzeko nahiko arina eta txikia. Errotazio bidez egonkortua zegoen, talotxo formako sorta bat sortzen zuen dipolo antena batekin. 1961eko abuztuan, benetako satelitea eraikitzen hasteko kontratatu zituzten. Akats elektroniko baten ondorioz Syncom 1 galdu zuten, baina Syncom 2 orbita geosinkroniko batean arrakastaz kokatu zen 1963an. Bere orbita inklinatuak antena mugikorrak behar zituen arren, telebista-emisioak igortzeko gai izan zen eta John F. Kennedy Estatu Batuetako presidenteari (Washington D.C.) Abubakar Tafawa Balewa Nigeriako lehen ministroari telefonoz deitzea ahalbidetu zion.

Orbita geoestazionarioan jarritako lehen satelitea Syncom 3 izan zen, 1964an Delta D kohete batekin jaurtitakoa. Bere banda-zabalera handiagoari esker, satelite horrek Japoniatik Estatu Batuetara zuzenean transmititu ahal izan zuen 1964ko Udako Olinpiar Jokoen estaldura. Ordutik, orbita geoestazionarioak erabilera arruntekoak izan dira, satelite bidezko telebistarako bereziki. Gaur egun, ehunka satelite geoestazionario daude, teledetekzio- eta komunikazio-zerbitzuak ematen dituztenak.

Planetako lehorreko leku populatu gehienek lurreko komunikazio-instalazioak dituzte orain (mikrouhinak, zuntz optikoa), biztanleriaren % 96 hartzen duen telefono-sarbidea eta % 90 Interneterako sarbidea dute, baina herrialde garatuetako landa-eremu eta urruneko eremu batzuk satelite bidezko komunikazioen mende daude oraindik.

 Erabilerak 
 Komunikazioa 
Komunikazioetarako satelite geoestazionarioak erabilgarriak dira, lurrazaleko eremu zabal batetik ikus daitezkeelako, 81º latitudean eta 77º longitudean zehar hedatzen da euren estaldura. Zeruan geldikor agertzen dira, eta horrek lurreko estazioek antena mugikorrak izateko beharra ezabatzen du. Horrek esan nahi du lurreko behatzaileek antena txikiak, merkeak eta mugimendurik gabekoak eraiki ditzaketela, beti nahi den satelitera zuzenduak. Hala ere, latentzia esanguratsua da, seinaleak 240 ms inguru behar baititu ekuatoreko lurreko transmisore batetik satelitera pasatzeko, eta alderantziz. Atzerapen horrek arazoak sortzen ditu latentziarekiko sentikorrak diren aplikazioetan, hala nola ahots-komunikazioan. Hori dela eta, komunikazio-satelite geoestazionarioak norabide bakarreko entretenimendurako eta latentzia baxuko alternatibarik ez duten aplikazioetarako erabiltzen dira, batez ere.

Satelite geoestazionarioak ekuatoreren gainean daude zuzenean, eta zeruan baxuago agertzen dira, poloetatik hurbilago dagoen behatzaile batentzat. Behatzailearen latitudea handitu ahala, komunikazioa zaildu egiten da hainbat faktoreren ondorioz, hala nola errefrakzio atmosferikoa, Lurraren igorpen termikoa, ikusmen-lerroko buxadurak eta lurzorutik edo inguruko egituretatik datozen seinalearen islapenak. 81º baino latitude handiagoetan, satelite geoestazionarioak horizontearen azpitik geratzen dira, eta ez dira ikusten. Horregatik, Errusiako komunikazio satelite batzuek Molniya eta Tundra orbita eliptikoak erabili dituzte, latitude altuetan ikuspen bikaina dutenak.

 Meteorologia 
Munduko satelite meteorologiko geoestazionario operatiboen sare bat Lurraren gainazalaren eta atmosferaren irudi ikusgarriak eta infragorriak emateko erabiltzen da, behaketa meteorologikorako, ozeanografiarako eta jarraipen atmosferikorako. 2019an 19 satelite daude martxan edo zain. Satelite-sistema horiek honako hauek dituzte:
 Estatu Batuetako GOES seriea, NOAAk operatua
 Meteosat seriea, Europako Espazio Agentziak abiarazia eta EUMETSAT Europako Satelite Meteorologikoen Erakundeak operatua
 Koreako Errepublikako COMS-1 eta GK-2A satelite multimisiodunak
 Elektro-L satelite errusiarrak
 Himawari satelite japoniarra
 Fengyun satelite txinatarra
 Indiako INSAT seriea
Satelite horiek irudiak jaso ohi dituzte espektro bisualean eta infragorrian, 0,5 eta 4 kilometro koadro arteko bereizmen espazialarekin. Estaldura 70º-koa izan ohi da, eta, kasu batzuetan, txikiagoa.

Satelite geoestazionarioen irudiak sumendi-errautsen jarraipena egiteko, hodeien gailurraren eta ur-lurrunaren tenperatura neurtzeko, ozeanografiarako, lurraren tenperatura eta landare-estaldura neurtzeko, zikloien ibilbidearen iragarpena errazteko eta hodei-estalduraren denbora errealeko hornidura eta beste jarraipen-datu batzuk egiteko erabili dira. Informazio zati bat eguraldia iragartzeko ereduetan sartu da, baina, ikus-eremu zabala dutenez, denbora osoko jarraipena dutenez eta bereizmen txikiagoa dutenez, satelite meteorologiko geoestazionarioen irudiak nagusiki epe laburreko eta denbora errealeko iragarpenak egiteko erabiltzen dira.

 Nabigazioa 
Satelite geoestazionarioak GNSS sistemak areagotzeko erabil daitezke, erlojuaren zuzenketak, efemerideak eta akats ionosferikoak transmitituz (posizio ezaguneko Lurreko estazioetatik kalkulatuak) eta erreferentzia-seinale gehigarri bat emanez. Horrek posizioaren zehaztasuna hobetzen du, gutxi gorabehera 5 m-tik 1 m edo gutxiagora.

Satelite geoestazionarioak erabiltzen dituzten egungo eta iraganeko nabigazio-sistemek honako hauek hartzen dituzte barne:
 Eremu Zabaleko Areagotzeko Sistema (WAAS), Estatu Batuetako Abiazio Administrazio Federalak (FAA) operatua;
 Osagarri Geoestazionario bidezko Nabigaziorako Europako Zerbitzua (EGNOS), ESSPk kudeatzen duena (EBko GSAren izenean);
 Satelite Multifuntzional bidezko Areagotze Sistema (MSAS), Japoniako Lur, Azpiegitura eta Garraio Ministerioaren Japoniako Abiazio Zibileko Bulegoak (JCAB) operatua;
 Aided Geo Augmented Navigation (GAGAN) GPS sistema, Indiak erabiltzen duena.
 StarFire nabigazio-sistema komertziala, John Deere eta C-Nav Positioning Solutions (Oceaneering) enpresek erabiltzen dutena;
 Starfix DGPS sistema komertziala eta OmniSTAR sistema, Fugrok erabiltzen dituenak.

 Inplementazioa 
 Jaurtiketa 
Satelite geoestazionarioak ekialderantz jaurtitzen dira, ekuatorearen errotazio-abiadurarekin bat datorren orbita atzerakoi batean. Satelitea jaurti daitekeen inklinaziorik txikiena jaurtiketa-lekuko latitudearena da; beraz, satelitea ekuatoretik gertu jaurtitzeak mugatu egiten du gerora egin beharreko inklinazio-aldaketa. Gainera, ekuatoretik gertu jaurtiz gero, Lurraren errotazio-abiadurak satelitea bultzatuko du. Jaurtitzeko leku batek ura edo basamortuak izan behar ditu ekialdean, huts egindako edozein suziri eremu populatu baten gainera eror ez dadin.

Jaurtitzeko ibilgailu gehienek satelite geoestazionarioak zuzenean transferentziarako orbita geoestazionario (GTO) batean jartzen dituzte, GEO parean apogeoa eta perigeo baxua duen orbita eliptiko batean. Ondoren, satelitearen propultsioa erabiltzen da perigeoa altxatzeko, orbita zirkularra hartzeko eta GEOra iristeko.

 Orbitaren esleipena 
Orbita geoestazionarioko sateliteek eraztun bakarra okupatu behar dute ekuatorean. Operazioetan irrati-maiztasunetan interferentzia kaltegarriak saihesteko satelite horiek bereizi beharrak esan nahi du orbiten kopuru mugatu bat dagoela eskuragarri eta, beraz, satelite kopuru mugatu batek baino ezin duela funtzionatu orbita geoestazionarioan. Horrek gatazkak eragin ditu zerrenda orbital berberetara iritsi nahi duten herrialdeen (longitude beretik gertu dauden baina latitude desberdinak dituzten herrialdeak) eta irrati-maiztasunen artean. Gatazka horiei aurre egiteko, Telekomunikazioen Nazioarteko Batasunaren esleipen-mekanismoa erabiltzen da, Irrati-komunikazioen Erregelamendua betez. 1976ko Bogotako Adierazpenean, Lurraren ekuatorean kokatutako zortzi herrialdek beren lurraldearen gainean kokatutako orbita geoestazionarioen gaineko subiranotasuna eskatu zuten, baina aldarrikapenek ez zuten nazioarteko aitortzarik lortu.

 Espazioko zaborra 
Orbita geoestazionarioetako hondakin espazialek Lurraren orbita baxuan (LEO) baino talka-abiadura txikiagoa izan ohi dute, GEO satelite guztiek plano, altitude eta abiadura berean orbitatzen baitute; orbita eszentrikoetan dauden sateliteek, ordea, 4 km/s-rainoko talkak egiteko aukera ematen dute. Talka bat gertatzeko probabilitatea oso txikia bada ere, GEO sateliteek ahalmen mugatua dute edozein hondakin saihesteko.

Altitude geosinkronoan, 10 cm baino gutxiagoko diametroa duten objektuak ezin dira Lurretik ikusi, eta horrek haien prebalentzia ebaluatzea zailtzen du.

Arriskua murrizteko ahaleginak egin arren, espazio-ontzien arteko talkak izan dira. Europako Espazio Agentziaren Olympus-1 telekomunikazio satelitea meteoroide batek jo zuen 1993ko abuztuaren 11n, eta azkenean hilerri orbita batera eraman zuten; 2006an, Express-AM11 komunikazio satelite errusiarra objektu ezezagun batek jo zuen, eta indarge geratu zen, nahiz eta haren ingeniariek denbora nahikoa izan zuten satelitearekin kontaktuan hilerri orbita batera bidaltzeko. 2017an, AMC-9 eta Telkom-1 arrazoi ezezagunengatik apurtu ziren.

 Erreferentziak 

 Kanpo estekak 

Kategoria:Orbitak
Kategoria:Astrodinamika