Geostasionêre wentelbaan

duimnael|regs|220px|Twee geostasionêre satelliete in dieselfde wentelbaan
duimnael|regs|220px|'n 5° × 6°-aansig van 'n gedeelte van die geostasionêre gordel, met verskeie geostasionêre satelliete sigbaar. Dié met 'n 0°-helling vorm 'n diagonale gordel oor die beeld; 'n paar voorwerpe met klein hellings ten opsigte van die ewenaar is bo hierdie lyn sigbaar. Die satelliete se posisies is presies, terwyl sterre strepe nalaat weens die Aarde se rotasie.

'n **Geostasionêre wentelbaan**, ook bekend as 'n **geosinchrone ewenaarwentelbaan**, is 'n sirkelvormige sinchroniese wentelbaan 35&nbsp;786&nbsp;km bo die Aarde se ewenaar, en 42&nbsp;164&nbsp;km van die Aarde se middelpunt af. Dit volg die rigting van die Aarde se rotasie.

Die omwentelingsperiode van 'n voorwerp in sodanige wentelbaan is net so lank as die Aarde se rotasieperiode, naamlik een sideriese dag. Vir waarnemers wat op die grond staan, lyk dit asof die satelliet bewegingloos in 'n vaste posisie in die lug bly hang. Die konsep van 'n geostasionêre wentelbaan is in die 1940's deur die wetenskapsfiksieskrywer Arthur C. Clarke gewild gemaak as 'n manier om telekommunikasie te rewolusioneer en die eerste satelliet van sy soort is in 1963 gelanseer.

Kommunikasiesatelliete word meestal in 'n geostasionêre wentelbaan geplaas sodat die aardstasie se paraboolantennes nie geroteer hoef te word om die satelliet te volg nie. Stasies se antennes kan dus deurentyd direk op die satelliet gerig word; waar dit ook al oor die ewenaar hang. Weersatelliete word ook in 'n geostasionêre wentelbaan geparkeer vir intydse monitering en dataversameling. Navigasiesatelliete word ook hier geparkeer om 'n bekende, gekalibreerde punt en meer akkurate GPS-inligting te verskaf.

Geostasionêre satelliete word gelanseer en dan, via 'n tydelike parkeerwentelbaan, reg bokant 'n reeds bepaalde landmerk van die ewenaar geposisioneer. Gedurende die satelliet se operasionele lewensduurte word klein aanpassings na behoefte gedoen om dit in posisie te hou. Moderne satelliete wat aan diens onttrek word, word hoër verplaas na sogenaamde begraafplaaswentelbane om botsings te vermy.

## Geskiedenis 
duimnael|220px|Syncom 2, die eerste geosinchrone satelliet
In 1929 het Herman Potočnik geosinchrone wentelbane in die algemeen en die spesiale geval van 'n geostasionêre aardwentelbaan beskryf as baie nuttig vir ruimtestasies. Die eerste vermelding van 'n geostasionêre wentelbaan in gewilde leesstof het in Oktober 1942 voorgekom in die eerste *Venus Equilateral*-storie deur George O. Smith, maar Smith het nie meer besonderhede verskaf nie. Die Britse wetenskapsfiksieskrywer Arthur C. Clarke het die konsep gewild gemaak en daaroor uitgebrei in 'n dokument genaamd *Extra-Terrestrial Relays – Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?* wat in 1945 in die tydskrif *Wireless World* gepubliseer is. word soms die Clarke-wentelbaan genoem. Net so is die versameling van kunsmatige satelliete in hierdie wentelbaan ook bekend as die Clarkegordel.

In tegniese terme word daar na die wentelbaan as die geostasionêre of geosinchrone ewenaarwentelbaan verwys, met die terme wat soms uitruilbaar is.

Die eerste geostasionêre satelliet is in 1959 deur Harold Rosen ontwerp terwyl hy by Hughes Aircraft werksaam was. Hy is deur Spoetnik 1 geïnspireer en wou die geostasionêre satelliet gebruik om kommunikasie wêreldwyd beskikbaar te stel. Telekommunikasie tussen Amerika en Europa was in daardie stadium slegs moontlik vir 136 persone op 'n keer en het hoëfrekwensieradio's en 'n ondersese kabel gebruik.

Die aanvaarde gedagterigting in daardie stadium was dat dit te veel vuurpylkrag sou vereis  om 'n satelliet in 'n geostasionêre wentelbaan te plaas en dat die satelliet se operasionele lewe te kort sou wees om die uitgawes te regverdig. Die eerste projekte was om groepe satelliete in lae en mediumaardwentelbane te plaas. Hierdie projekte het probleme ondervind met seinsterkte en , probleme wat oorkombaar is met geostasionêre wentelbane: Tog is die konsep steeds as onprakties beskou en soms het Hughes fondse en ondersteuning teruggehou. In Augustus 1961 is die kontrak toegeken om die werklike satelliet te bou.

Die eerste satelliet wat in 'n geostasionêre wentelbaan geplaas is, was Syncom&nbsp;3 wat in 1964 deur 'n Delta&nbsp;D-vuurpyl gelanseer is. Met sy verbeterde bandwydte was die satelliet in staat om regstreekse dekking van die Olimpiese Somerpele in Japan aan die VSA te verskaf. Sedertdien is geostasionêre satelliete in algemene gebruik gestel en is hulle baie gewild vir televisieuitsendings.

Alhoewel meeste bewoonde landgebiede tans met streekkommunikasiegeriewe soos mikrogolf- en optieseveselstelsels bedien word, word slegs 96% van die wêreldbevolking met telefone en slegs 90% met internettoegang bedien. Daar is egter nog afgeleë gebiede in ontwikkelde lande wat op satellietkommunikasie staatmaak.

## Gebruike 
Die meeste kommunikasiesatelliete, uitsaaisatelliete en satellietondersteunde stelsels is in geostasionêre wentelbane geplaas.

### Kommunikasie 
Geostasionêre kommunikasiesatelliete is besonder nuttig omdat hulle uit groot gedeeltes van die Aarde se oppervlakte af sigbaar is, van breedtegraad 81° en tot 77° lengtegraad. en dus word geostasionêre satelliete hoofsaaklik gebruik vir eenrigtingvermaak (byvoorbeeld sportuitsendings) en ander toepassings waar daar geen kleinervertragingalternatiewe beskikbaar is nie.

Geostasionêre satelliete is direk bo die ewenaar en skyn laer in die lug te wees namate 'n persoon nader aan die pole beweeg. Namate 'n persoon se breedtegraadsligging toeneem, word kommunikasie deste moeiliker as gevolg van atmosferiese refraksie, die Aarde se termiese uitstraling, siglynobstruksies en seinrefleksies van die grond of nabygeleë strukture. By breedtegrade groter as 81° is die satelliet onder die horison en kan dit glad nie meer gesien word nie. Om die probleem in Rusland te oorkom het die owerhede satelliete in eliptiese Molnija- en Toendrawentelbane geplaas wat op hoë breedtegrade sigbaar is.

### Weerkunde 
'n Wêreldwye netwerk van operasionele geostasionêre satelliete word gebruik om sigbare en infrarooibeelde van die Aarde se oppervlak en atmosfeer te verkry. Dit word vir weerwaarnemings, oseanografie en die navolging van atmosferiese toestande gebruik. Van 2019 af is daar 19 weersatelliete wat operasioneel of op bystand is. Die satellietstelsels sluit die volgende in:
* Die VSA se *Geostationary Operational Environmental Satellite* (GOES)-reeks, wat bedryf word deur die *National Oceanic and Atmospheric Administration*.
* Die Meteosat-reeks, gelanseer deur die Europese Ruimtevaartorganisasie en bedryf deur die Europese Organisasie vir die Ontginning van Meteorologiese Satelliete (EUMETSAT).
* Die Republiek Korea se COMS-1- en  GK-2A-multisendingsatelliete.
* Die Russiese Elektro-L-satelliete
* Die Japannese Himawari-reeks
* Die Chinese Fengyun-reeks.
* Die Indiese INSAT-reeks

Hierdie satelliete neem normaalweg foto's in die sigbarelig- en infrarooibande met 'n ruimtelike resolusie van 0,5 tot 4 vierkante kilometer. en soms minder.

Geostasionêre satelliete se foto's is en word steeds gebruik vir die opsporing van vulkaniese as, die meting van die temperatuur en waterdamp van die wolke se boonste punte, oseanografie, die meting van landtemperature en die dekking van plantegroei, Van die inligting is geïnkorporeer in meteorologiese voorspellingsmodelle, maar as gevolg van die wye veld wat gedek word, intydse monitering en lae resolusie word geostasionêre satellietfoto's gebruik vir korttermyn- en intydse voorspellings.

### Navigasie 
duimnael|upright=1.35|Dekkingsgebiede van satelliet-gebaseerde uitbreiding-diensstelsels (SBAS).
Geostasionêre satelliete kan gebruik word om wêreldwye satellietnavigasiestelsels te verbeter en uit te brei deur inligting oor klok-, sterrekundige en atmosferiese foute oor te dra en ook te dien ook as 'n addisionele verwysingspunt. Dit kan die posisieakkuraatheid met tot 5&nbsp;m verbeter.

Ou en bestaande navigasiestelsels wat geostasionêre satelliete gebruik, is:
* Die *Wide Area Augmentation System* (WAAS), bedryf deur die Amerikaanse Federale Lugvaartadministrasie (FAA);
* Die *European Geostationary Navigation Overlay Service* (EGNOS), bedryf deur *European Satellite Services Provider* (namens die Europese Unie se *European GNSS Agency*);
* Die *Multi-functional Satellite Augmentation System* (MSAS), bedryf deur Japan se departement van land, infrastruktuur, vervoer en toerisme;
* Die *GPS Aided Geo Augmented Navigation* (GAGAN)-stelsel, bedryf deur Indië.
* Die kommersiële *StarFire*-navigasiestelsel, bedryf deur *John Deere* en *C-Nav Positioning Solutions* (Oceaneering);
* Die kommersiële *Starfix DGPS System* en *OmniSTAR*-stelsel, bedryf deur *Fugro*.

## Implementering 
### Lansering 
Geostasionêre satelliete word in 'n oostelike rigting gelanseer om voort te bou op die rotasiespoed van die ewenaar. Die kleinste inklinasie wat 'n satelliet by lansering kan hê, word bepaal deur die breedtegraad van die plek van lansering. Dus, om 'n satelliet so naby as moontlik van die ewenaar te lanseer verminder die inklinasieverandering wat later gedoen moet word.

Die meeste vuurpyle plaas die satelliet eers in 'n tydelike geostasionêre oorgangwentelbaan; dit is 'n eliptiese wentelbaan met 'n apogeum wat so groot as die permanente wentelbaan s'n is en met 'n baie lae perigeum. Die stuwers aanboord verhoog dan die perigeum en maak die wentelbaan 'n sirkel totdat die finale geostasionêre wentelbaan bereik is.

### Wentelbaantoekenning 
Satelliete in 'n geostasionêre wentelbaan kom almal in 'n enkele ring bokant die ewenaar voor. Om radiofrekwensieversteuring van een satelliet op 'n ander te verhoed moet daar 'n minimum spasie tussen twee aangrensende salelliete wees wanneer hulle operasioneel is. Dit beteken daar is 'n beperkte getal posisies beskikbaar vir geostasionêre satelliete in die geostasionêre wentelbaan. Dit het tot konfliksituasies gelei tussen lande wat op dieselfde lengtegraad maar verskillende breedtegrade is, veral as hulle dieselfde radiofrekwensies wil gebruik. Hierdie tipe situasies word deur die Internasionale Telekommunikasie Unie se ITU-R beredder, d.i. 'n radiokommunikasiekomitee wat onder meer frekwensietoewysings aan sy lede maak. In die Bogotaverklaring van 1976 het agt lande wat op die ewenaar geleë is, eienaarskap geëis van die geostasionêre satelliete wat bokant hulle hang, maar die eise het geen internasionale ondersteuning gekry nie.

### Voorstel vir 'n statiese satelliet 
'n Statiet is 'n hipotetiese satelliet wat stralingsdruk van die son teen 'n sonseil gebruik om sy wentelbaan te verander.

Die satelliet hou sy posisie oor die donker kant van die Aarde op 'n breedtegraad van ongeveer 30°. 'n Statiet vertoon stil in die Aarde/Son-stelsel eerder as om dit met 'n plek op die Aarde te vergelyk. Dit kan die druk van die geostasionêre ring verminder.

## Satellietonttrekkings 
Aanpassings moet soms gedoen word om geostasionêre satelliete in hul korrekte posisie te hou. Wanneer hulle stuwers uit aandrywingsmiddel raak, word hulle aan diens onttrek. Die toerusting aan boord se lewensduurte is normaalweg langer as die aandrywingsmiddel s'n. Sommige satelliete kan in 'n hellende geostasionêre wentelbaan gebruik word en dus in diens bly, anders word hulle hoër gelig na 'n begraafplaaswentelbaan. Hierdie proses van uitdiensstelling word al hoe meer gereguleerd en satelliete moet 'n kans van 90% hê om 200&nbsp;km bo die geostasionêre wentelbaan te gaan aan die einde van hul operasionele lewe.

### Ruimterommel 
duimnael|alt=Earth from space, surrounded by small white dots|'n Rekenaargeskepte beeld van 2005 toon die verspreiding van die meeste ruimterommel in die geostasionêre wentelbaan met gebiede van konsentrasie: geostasionêre wentelbaan en lae aardewentelbaan.

Ruimterommel in geostasionêre wentelbane het 'n laer botsingsnelheid as by lae aardewentelbane (die omwentelingsnelheid is hier baie hoër) omrede al die geostasionêre satelliete op dieselfde vlak, hoogte en snelheid wentel. Die aanwesigheid van satelliete in eksentriese wentelbane het tot gevolg dat botsings van tot 4&nbsp;km/s voorkom. Alhoewel die kanse van botsings minimaal is, beskik geostasionêre satelliete oor beperkte vermoë om rommel te vermy.

Op geostasionêre hoogte kan voorwerpe met 'n deursnee van kleiner as 10&nbsp;cm nie van die Aarde af gesien word nie, wat dit moeilik maak om hulle voorkoms te bereken.

Ten spyte van pogings om die risiko te verminder, kom botsings tussen ruimtetuie wel voor. Die Europese Ruimtevaartorganisasie se telekommunikasiesatelliet, Olympus-1, is op 11 Augustus 1993 deur 'n meteoriet getref en is uiteindelik na 'n begraafplaaswentelbaan geskuif. Die Russiese satelliet Express-AM11 is in 2006 deur 'n onbekende voorwerp getref en uiteindelik uit diens gestel. Gelukkig het die Russiese ingenieurs genoeg tyd gehad om dit na 'n begraafplaaswentelbaan te skuif. In 2017 het die satelliete AMC-9 en Telkom-1 albei om onbekende redes verbrokkel.

## Eienskappe 
'n Tipiese geostasionêre wentelbaan het die volgende eienskappe:

* Baanhelling: 0°
* Periode: 1&nbsp;436 minute (een sideriese dag.)
* Eksentrisiteit: 0
* Argument van die apogeum: ongedefinieer
* Halwe lengteas: 42&nbsp;164&nbsp;km

### Baanhelling 
'n Baanhelling van nul grade verseker dat die wentelbaan te alle tye oor die ewenaar bly, wat dit vir 'n waarnemer op die grond laat lyk asof die satelliet bo hom hang.

### Periode 
Die omwentelingperiode is gelyk aan een sideriese dag. Dit beteken dat die satelliet elke sideriese dag sal terugkeer na dieselfde punt bo die Aarde se oppervlak, ongeag ander omwentelingseienskappe. Vir 'n geostasionêre satelliet, in besonder, beteken dit dat dit altyd op dieselfde breedtegraad oor tyd sal wees.

'n Tweede effek wat die posisie van die geostasionêre satelliete beïnvloed, is lengtegraadskuiwing wat veroorsaak word deur die asimmetrie van die Aarde; die ewenaar is ietwat ellipties van vorm.

Omrede daar nie 'n hervullingsdiens van die Aarde af is of hernieubare aandrywingsmetodes bestaan nie, bepaal die verbruik van die aandrywingsmiddel die leeftyd van die satelliet. Hall-effekaandrywers, wat tans gebruik word, het die vermoë om die leeftyd van satelliete te verleng danksy die hoë-effektiewe elektriese aandrywing wat dit verskaf. Die Maan se wentelbaan is ongeveer nege keer groter (wat radius en lengte betref) as die geostasionêre wentelbaan.]]

Vir sirkelvormige wentelbane om 'n voorwerp moet die middelpuntsoekende krag benodig om die baan te volhou (*F*c) gelyk wees aan die gravitasiekrag wat op die satelliet uitgeoefen word (*F*g):

Die grote van die versnelling, *a*, van 'n voorwerp wat in 'n sirkel beweeg, is:

: a = \frac{v^2}{r}

met *v* wat die grote van die versnelling is, dus die snelheid van die satelliet. Van Newton se tweede wet is die middelpuntsoekende krag *F*c

: F_\text{c} = m_\text{s}\frac{v^2}{r}. Dit gee 'n vergelyking van *r*:

: r = \sqrt[3]{\frac{GM_\text{E} T^2}{4\pi^2}}

Die produk *GM*E is bekend met groot akkuraatheid; dit staan bekend as die geosentriese gravitasiekonstante *μ* = 398600.4418±0.0008 km3 s−2.

Dus:  r = \sqrt[3]{\frac{\mu T^2}{4\pi^2}}

Die resultaat is dat die radius 42&nbsp;164 kilometer is. Deur die Aarde se radius (6&nbsp;378 kilometer) by die ewenaar af te trek word die wentelbaanhoogte verkry naamlik: 35&nbsp;786&nbsp;km.

Die omwentelingsnelheid word bereken deur die hoeksnelheid met die wentelbaan se radius te vermenigvuldig: v = \omega r  \quad  \approx 3074.6~\text{m/s}

## Vir ander planete 
Deur dieselfde metode te gebruik kan die omwentelingshoogte vir enige soortgelyke voorwerpe bereken word, insluitend die sinchroniese wentelbaan vir 'n voorwerp in verhouding met Mars – as aangeneem word dat Mars perfek rond is, wat dit nie is nie. Die gravitasiekonstante *GM* (*μ*) vir Mars se waarde is 42&nbsp;830&nbsp;km3s−2, die radius by die ewenaar is 3&nbsp;389,50&nbsp;km en die omwentelingsperiode bekend (*T*) van die planeet is 1,02595676 Aarddae (88&nbsp;642,66&nbsp;s). Deur die waardes te gebruik kan bewys word dat Mars se stasionêre omwentelingshoogte 17&nbsp;039&nbsp;km is.

## Sien ook 
* Geosentriese wentelbaan
* Heliosentriese wentelbaan
* Lae aardwentelbaan
* Sinchroniese rotasie
* Sinchroniese wentelbaan
* Subsinchroniese wentelbaan
* Supersinchroniese wentelbaan

## Notas 
## Verwysings