ماهواره زمین ثابت (GEO)

اگریک ماهواره همواره در نقطه ای ثابت در سرسو ناظری در استوا باشد ، آنگاه می گوییم ماهواره در مدار استوایی و زمین ثابت (geostationary equatorial orbit) یا GEO قرار دارد .

این ماهواره به این دلیل در نقطه ای ثابت از آسمان رویت می شود که سرعت زاویه ای حرکت آن به دور زمین با سرعت زاویه ای حرکت وضعی زمین برابر است . به عبارتی دیگر دوره تناوب مداری ماهواره های GEO برابر بایک روز نجومی است (یک روز نجومی برابر با 86164 ثانیه است). مدار زمین ثابت با ارتفاعی حدود 35800کیلومتر از سطح زمین برای کاربرد های مخابراطی بسیار مناسب است زیرا آنتن های زمینی که باید مستقیما به سمت ماهواره نشانه بروند در مورد این نوع ماهواره ها بدون نیاز به تجهیزات پر هزینه ویژه ردیابی ماهواره می‌توانند عملکرد بالایی داشته باشند . به خصوص برای مواردی مانند پخش مستقیم تلویزیونی که نیاز به تعداد زیادی آنتن زمینی است ،صرفه جویی در هزینه تجهیزات ایستگاه زمینی در مقابل هزینه های پرتاب ماهواره به مدار زمین ثابت بسیار چشمگیر است . ایده اولیه وجود چنین مداری به اندیشه ها و تحقیقات کنستانتین تسیلکوفسکی بر می گردد .اما کاربردی ترین پیشنهاد در مورد استفاده از ماهواره های مخابراطی زمین ثابت عملیاتی را آرتور سی کلارک ،نویسنده استرالیایی ،طی مقاله ای با عنوان رله های خارج زمین در مجله انگلیسی وایرلس ورد (جهان بی سیم )در اکتبر 1945 مطرح کرد . در این مقاله اساس به کار گیری ماهواره در مدار زمین ثابت به منظور ارسال پیام های رادیویی تشریح شده بود . کلارک حتی توان و فرکانس های مورد نیاز برای چنین ماهواره ای را نیز محاسبه کرد و نشان داد که چگونه می‌توان کل کره زمین را با سه ماهواره زمین ثابت پوشش داد . از این رو اغلب کلارک را به عنوان پدر ماهواره های مخابراطی می شناسند . پس از پرتاب ماهواره های تل استار ،سینکام 3،آنیک ای 1 و وستار 1،آمریکا ماهواره ست کام 1 را در سال 1975 به فضا پرتاب کرد . این ماهواره یک تجربه موفق در پخش برنامه های تلویزیونی ماهواره ای بود . تا سال 2000 شرکت فضایی -مخابراطی هیوز (که پس از فرخته شدن به شرکت بوئینگ ،با عنوان مرکز توسعه ماهواره های بوئینگ شناخته می شود )کار ساخت حدود 40 درصد از ماهواره های مخابراطی سراسر جهان را بر عهده داشت . در حال حاضر ،دیگر سازندگان اصلی ماهواره شامل شرکت های سامانه فضایی لورال (از زیر مجموعه های شرکت مخابراطی و فضایی لورال آمریکا با مسئولیت نسبتا محدود )لاکهید مارتین ،نورتروپ گرومن،آلکاتل اسپیس و ایدس آستریو هستند .

برای محاسبه سرعت و ارتفاع ماهواره از سطح زمین می‌توانیم به روش زیر عمل کنیم :

حال می خواهیم بیشترین عرض جغرافیایی که در آن یک ماهواره GEO قابل رویت است را محاسبه کنیم . با استفاده از شکل زیر می‌توانیم این عرض جغرافیایی (φ) را محاسبه کنیم . برای این کار از ماهواره به کره زمین خطی مماس رسم می کنیم .