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地球静止轨道(或称地球赤道同步轨道,英语:geostationary orbit,简写:GEO)是指地球赤道面上方35,786km的圆形轨道,该轨道上航天器的运行方向和地球自转方向一致。在地球静止轨道上的航天器绕地球运行一周的时间和地球自转周期(一恒星日)相同,因此,在地面观测者看来,这样的航天器是在天空固定不动的。

通信卫星气象卫星一般运行在静止轨道,因此地面站天线只要对准卫星的定点位置就可以通讯,而不用转动天线。利用这个特点,把携带有可见光和近红外光传感器海洋卫星发射到静止轨道上,这样就可以监测海洋环境的细微变化,比如GOCI卫星[1]

地球静止轨道是地球同步轨道的一个特例,二者之间有一些区别,地球同步轨道上的卫星每天在同样的时间通过地球上的同一个点,而地球静止轨道上的卫星一直固定在定点位置不动。

历史

第一个提出把地球同步卫星用于通信的人是赫尔曼·波托西尼克,他于1928年提出了这个设想(但并没有广为人知)。George O. Smith在系列科幻小说Venus Equilateral的第一个故事中提到了地球静止轨道,这是静止轨道第一次出现在大众文学作品中,但Smith并没有进行深入的探讨。1945年,英国著名科幻作家亚瑟·查理斯·克拉克在无线世界发表了一篇题为“Extra-Terrestrial Relays – Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?”的文章,对地球静止轨道的原理进行了详细解释,这也使得地球静止轨道这个概念广泛传播。克拉克承认,他引入的地球静止轨道概念和Smith的The Complete Venus Equilateral有联系 。克拉克第一个阐明了静止轨道对于广播和中继通讯卫星的作用。所以,有时候地球静止轨道也被称为克拉克轨道 。相应的,海平面以上大约35,786km的地方有一片区域被称为克拉克带[2],它位于赤道平面内,可作为类静止轨道来使用。另外,克拉克轨道的周长大约是265,000km。

与地球同步轨道的关系

地球静止轨道是地球同步轨道的一个特例。二者的区别有三:

  • 轨道倾角有区别,地球同步轨道不一定在赤道面上方。
  • 观察者看到的现象不同,地球同步轨道上的卫星每天以相同的时间通过地球上的同一个点,地面观察者看到卫星是移动的;而地球静止轨道上的卫星一直固定在其定点位置不动。
  • 星下点轨迹不同,地球同步卫星的星下点轨迹是一条8字形的封闭曲线

视频

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沿地球轨道静止一年

参考文献