同步卫星
人造卫星绕地球的周期和地球的自转同步称为同步卫星,它的优点是使用者只要对准人造卫星就可进行沟通而不必再追踪卫星的轨迹。它被广泛应用于军事、科研、工农业生产等很多领域,对人类社会生活的影响也日趋广泛,其中应用最多的是地球同步通讯卫星,简称同步卫星,主要用它作为太空中的微波中继站,通过它可以转发和发射电磁波信号,在遥感应用中,除了气象卫星外,一个突出的应用就是通过地球同步轨道上的4颗跟踪和数据中继卫星系统高速率地传送中低轨道地球观测卫星或航天飞机所获取的地球资源与环境遥感数据。
同步卫星距离地球的高度约为36000千米。卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等,即23时56分4秒。卫星在轨道上的绕行速度约为3.08千米/秒,其运行角速度等于地球自转的角速度。世界上第一颗地球同步卫星是1964年8月19日美国发射的“辛康”(syncom)3号。中国于1984年4月8日、1986年2月1日和1988年3月7日分别发射3颗用于通信广播的地球同步卫星。
地球同步卫星分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星。
如果同步轨道卫星轨道面的倾角为零度,卫星运行轨道与地球赤道在同一平面内时,由于运行方向与地球自转方向相同,运行周期又与地球同步,站在地球上观察卫星,仿佛悬挂在太空静止不动,所以,把零倾角的同步轨道称作静止轨道,在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星。静止卫星上的天线所辐射的电波,对地球的覆盖区域基本是稳定的。在这个覆盖区内,任何地球站之间可以实现23.56小时不间断通信。因此,同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信,如电视节目转播等。
同步轨道静止卫星也用于海上移动通信。海上通信只有卫星是一座大的基站,移动业务交换中心依然设在海岸上,海上船舶与船舶之间的通信,需经卫星两跳后才能实现。例如,如果甲船需同乙船联系,那么,甲船将信号发至卫星,经卫星一跳到达岸站上的移动业务交换中心,然后岸站又将信号发至卫星,再经卫星一跳到达乙船。
地球静止轨道是通信卫星的高密集区,该区的环境主要由引力场处的高能粒子、热等离子体、环电流、磁场、太阳电磁辐射,流星体和空间碎片构成,其中高能粒子环境和磁暴注入的热等离子体环境是最重要的导致异常的环境,是航天器充电问题最严重的区域。
倾斜轨道和极地轨道同步卫星从地球上看是移动的,但却每天可以经过特定的地区,因此通常用于科研、气象或军事情报的搜集,以及两极地区和高纬度地区的通信。