Geostationaire baan

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Principe van de geostationaire baan. In het midden de aarde, en daaromheen de geostationaire baan die meedraait met een snelheid van 11 700 km/h.

De geostationaire baan is de cirkelvormige baan rond de aarde waar een kunstmaan of ander object stil lijkt te staan ten opzichte van het aardoppervlak. Zo'n satelliet heet een geostationaire satelliet. Het is een van 5 belangrijke soorten baan rond de aarde. De omlooptijd voor deze baan is 23 uur en 56 minuten, exact gelijk met de rotatie van de aarde, en de positie is recht boven de evenaar op een hoogte van 35 786 kilometer boven zeeniveau of 42 164 km boven het middelpunt van de aarde.

Er bestaan ook geosynchrone satellieten. Deze hebben dezelfde omloopstijd als de draaitijd van de aarde, maar bevinden zich niet permanent boven dezelfde plek. Ze bevinden zich niet boven de evenaar en/of lopen niet in een cirkelvormige baan. Een geostationaire satelliet is ook geosynchroon, het omgekeerde niet altijd.

Ontdekking[bewerken]

In 1945 werd door de sciencefictionschrijver en -acteur Arthur C. Clarke, die destijds in Engeland werkte aan een radarnetwerk voor de Engelse luchtverdediging tijdens de Tweede Wereldoorlog, het principe van de geostationaire baan ontdekt. De geostationaire baan wordt om die reden ook wel de Clarke-Belt genoemd.

Clarke beschreef als eerste wat er met die baan gedaan kon worden. Met drie telecommunicatiesatellieten zou men ieder punt op aarde met ieder ander punt kunnen verbinden, via maximaal 2 satellieten.

In 1962 werd de eerste satelliet naar deze baan gebracht en bleek de bewering van Clarke in de praktijk te werken.

In 1993 is een patent (US Patent 5,183,225) verleend op het principe van de "statiet"; een hypothetische satelliet die zelfstandig van hoogte verandert om in een geostationaire baan te blijven, waardoor van de evenaar afwijkende geostationaire banen mogelijk worden. In 2004 wordt er van dit principe nog geen gebruik gemaakt.

Het principe[bewerken]

Op een satelliet, die in een baan rond de aarde draait, werkt een aantrekkingskracht (of gravitatiekracht) van de aarde, die precies de nodige middelpuntzoekende kracht vertegenwoordigt die nodig is om de satelliet bij deze snelheid in zijn baan te houden. Het is belangrijk dat de snelheid en de gravitatiekracht op elkaar zijn afgestemd. Als ze trager zou draaien, zou ze op de aarde vallen, indien sneller, zou ze van de aarde wegvliegen.

Men kan vrij gemakkelijk berekenen (zie Middelpuntzoekende kracht en Zwaartekracht) op welke hoogte een satelliet moet hangen, om precies even snel als de aarde te draaien en bijgevolg t.o.v. de aarde niet te bewegen. Alle satellieten op die hoogte, namelijk 35 786 km boven zeeniveau (in een baan op de evenaar) worden geostationaire satellieten genoemd. Dit is zeer handig voor bijvoorbeeld weer- en telecommunicatiesatellieten. Indien deze niet geostationair waren, zouden wij permanent de stand van -schotelantennes moeten wijzigen en regelmatig naar een andere satelliet overschakelen. Dit verklaart ook waarom in het noordelijk halfrond schotelantennes altijd naar het zuiden gericht zijn. Geostationaire satellieten kunnen immers enkel boven de evenaar in de gewenste baan blijven.

Doordat een "stilstaande" kunstmaan voor toepassingen zoals satelliettelevisie nogal wat voordelen biedt is de geostationaire baan thans druk bezet met kunstmanen.

Nadelen[bewerken]

Er zijn ook een aantal nadelen te noemen:

  • Veel brandstofkosten om een kunstmaan in deze hoge baan te brengen.
  • Door de grote afstand tussen satelliet en grondstation is een goede richtantenne en een relatief groot vermogen nodig om te kunnen communiceren.
  • Door de grote hoogte van de satelliet treedt er een merkbare vertraging op in de communicatie.

Vertraging[bewerken]

Een satelliet kan alleen geostationair zijn op een hoogte van bijna 36 000 km, dat is meer dan een tiende lichtseconde. Een radio- of televisieprogramma via een satelliet wordt alleen daardoor al ontvangen met een vertraging van 200 ms: 100 ms heen en 100 ms terug. Bij een telefoongesprek duurt het 400 ms voor je antwoord krijgt van de gesprekspartner, wat zeer merkbaar is. Loopt een gesprek via twee satellieten, dan loopt de vertraging op tot bijna een seconde.

Zie ook[bewerken]