最終更新日: 2024 年 12 月 13 日

静止軌道を理解する：計算と解説

画像の説明: 静止衛星は、通信、放送、観測、気象衛星です。それらは高度 35,796 km に位置し、地球の表面に対して固定された位置を持っています。彼らの高度により、地球の 3 分の 1 以上を「見る」ことができます。地球の表面をほぼ完全にカバーするには、3 つの衛星で十分です。

静止軌道とは何ですか?

L'静止軌道地球の赤道上の特定の高度に位置する円軌道であり、衛星は地球の表面上の点に対して固定されたままになります。この軌道は空で一定の位置を維持するのに役立ち、特に通信衛星や気象衛星に役立ちます。

注: 静止軌道は、惑星が自分自身の周りを回る間に、衛星がその惑星の周りを回ることができる円軌道です。地球の赤道面に対するその傾きは 0 に等しいため、衛星は赤道上の常に同じ位置で空に浮いて「静止」しているように見えます。静止衛星は、地球の特定の領域を継続的に観測するために使用されます。

静止軌道を理解して計算するには、特定の軌道力学の概念を習得することが不可欠です。

静止軌道の公転周期 (T) は、地球の自転周期 (24 時間または 86,400 秒) に対応する必要があります。ケプラーの第 3 法則を使用すると、軌道半径 (⃒a⃓) の公式は次のようになります。

\[ T = 2\pi \sqrt{\frac{a^3}{\mu}} \]

a を分離すると、次が得られます。

\[ a = \left( \frac{\mu T^2}{4\pi^2} \right)^{1/3} \]

地球の場合、T = 86,400 秒で、計算により軌道半径は 42,164 km になります。衛星の高度は、地球の半径 (6,378 km) を引くことで得られます。

\[ h \約 42,164 - 6,378 = 35,786 \, \text{km} \]

静止軌道は多くの分野で使用されています。

すべての静止衛星は同期していますが、すべての同期衛星が静止しているわけではありません。

同期軌道とは、衛星が惑星の周りを 1 回転するのにかかる時間とまったく同じ時間で、衛星がその惑星の周りを 1 回転する軌道です。
これは、衛星が各回転後に惑星上の特定の点の上の同じ相対位置に戻ることを意味します。
同期軌道には、傾斜 (衛星が北半球と南半球の間で振動する)、楕円 (衛星が東から西に振動するように見える)、非赤道 (衛星が赤道と一直線に並んでいない) があります。

静止軌道は、非常に特殊な基準を満たす同期軌道の特殊なケースです。

この構成は、約 42,164 km の半径に相当する、高度約 35,786 km で地球を周回する衛星でのみ可能です。