Quỹ đạo địa tĩnh là gì?

Quỹ đạo địa tĩnh là một quỹ đạo Trái đất tầm cao cho phép vệ tinh khớp với chuyển động quay của Trái đất. Nằm ở độ cao 35.786 km phía trên đường xích đạo của Trái đất, vị trí này là một địa điểm lí tưởng cho việc theo dõi thời tiết, viễn thông và do thám.

Bởi vì vệ tinh quay cùng tốc độ với chuyển động tự quay của Trái đất, nên vệ tinh sẽ giống như ở tại chỗ trên một đường kinh độ, mặc dù nó có thể trôi giạt từ bắc xuống nam.

Các vệ tinh được thiết kế quay xung quanh Trái đất theo một trong ba quỹ đạo cơ bản được xác định bởi khoảng cách của chúng đến hành tinh: quỹ đạo Trái đất tầm thấp, quỹ đạo Trái đất trung bình hoặc quỹ đạo Trái đất tầm cao. Vệ tinh càng ở cao so với mặt đất (hoặc bất cứ hành tinh nào khác), thì nó chuyển động càng chậm. Đây là do tác dụng của trọng lực của Trái đất; trọng lực hút các vệ tinh ở gần mạnh hơn hút các vệ tinh ở xa.

Vì thế, một vệ tinh ở quỹ đạo Trái đất tầm thấp – ví dụ Trạm Vũ trụ Quốc tế, ở độ cao chừng 400 km – sẽ chuyển động so với mặt đất, nhìn thấy ở những vùng khác nhau tại những thời điểm khác nhau trong ngày. Những vệ tinh ở quỹ đạo Trái đất trung bình (từ 2.000 đến 35.780 km) chuyển động chậm hơn, cho phép nghiên cứu chi tiết hơn một vùng nào đó. Tuy nhiên, ở quỹ đạo địa tĩnh, chu kì quỹ đạo của vệ tinh khớp với quỹ đạo của Trái đất (chừng 24 giờ), và vệ tinh xuất hiện hầu như ở một điểm cố định; nó ở nguyên tại một kinh độ, nhưng quỹ đạo của nó có thể bị nghiêng, một vài độ bắc hoặc nam.

Quỹ đạo địa tĩnh

Trung tâm Dự báo Thời tiết trực thuộc Cục Hải dương và Khí quyển Hoa Kì sử dụng năm vệ tinh địa tĩnh: GOES-11, GOES-13, MSG-2, Meteosat-7 và MTSAT-2. Ảnh: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Lợi ích

Một vệ tinh trong quỹ đạo địa tĩnh có thể nhìn về một địa điểm trên mặt đất trong hầu như suốt thời gian. Đối với nhiệm vụ quan sát mặt đất, điều này cho phép vệ tinh khảo sát một vùng biến đổi bao nhiêu theo hằng tháng hoặc hằng năm. Nhược điểm là vệ tinh bị hạn chế với một mảng nhỏ trên mặt đất; nếu một thảm họa thiên nhiên xảy ra ở đâu đó khác, chẳng hạn, thì vệ tinh sẽ không thể di chuyển sang nơi đó do các yêu cầu nhiên liệu.

Đây là một lợi ích to lớn cho ngành quân sự. Ví dụ, nếu nước Mĩ quan ngại về các hoạt động ở một vùng nhất định trên thế giới – hoặc muốn giám sát xem quân đội đang làm việc như thế nào – thì một quỹ đạo địa tĩnh cho phép chụp ảnh liên tục và trinh sát một vùng nhất định nào đó. Một thí dụ là vệ tinh Wideband Global SATCOM5 của nước Mĩ, phóng lên hồi năm 2013. Gia nhập một “chòm sao” cùng bốn vệ tinh WGS khác, nó mở rộng hệ thống viễn thông của quân đội bao quát hầu như toàn bộ hành tinh.

Viễn thông dân sự cũng hưởng lợi từ quỹ đạo địa tĩnh. Có vô số công ti cung cấp điện thoại, Internet, truyền hình và các dịch vụ khác thu từ vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh. Vì vệ tinh liên tục hướng về một địa điểm trên mặt đất, nên tín hiệu viễn thông từ địa điểm đó là đáng tin cậy miễn là vệ tinh còn được kết nối với địa điểm mà bạn muốn truyền tín hiệu.

Quỹ đạo địa tĩnh

Hình minh họa quỹ đạo xích đạo địa tĩnh trong đó đa số vệ tinh viễn thông và vệ tinh thời tiết đang hoạt động. Ảnh: Smithsonian National Air and Space Museum

Cạnh tranh quỹ đạo

Theo trang Satellite Signals, có 402 vệ tinh trong quỹ đạo địa tĩnh. Ở quỹ đạo địa tĩnh, “vành đai” bao quanh Trái đất đó có thể chứa một số vệ tinh – lên tới 1800, theo một phân tích của Lawrence Roberts công bố trên tập san Berkeley Technology Law Review. Tuy nhiên, có những hạn chế công nghệ nhất định.

Đặc biệt, các vệ tinh phải duy trì trong một khu vực rất hạn hẹp và không trôi dạt quá xa khỏi “điểm cắm” được gán ban đầu của chúng phía trên Trái đất; nếu không chúng có thể gây đe dọa cho những vệ tinh khác. Hiệp hội Viễn thông Quốc tế quy định điểm cắm cho quỹ đạo địa tĩnh và giải quyết tranh chấp giữa các nước về các điểm cắm.

Tương tự, Hiệp hội Viễn thông Quốc tế còn xem xét việc di chuyển các vệ tinh đã gần như không còn sử dụng vào quỹ đạo “nghĩa địa” phía trên quỹ đạo địa tĩnh trước khi chúng cạn kiệt nhiên liệu, để dọn sạch đường cho thế hệ vệ tinh tiếp theo.

Các vệ tinh còn phải được bố trí cách nhau đủ xa để tín hiệu truyền thông của chúng không gây nhiễu cho nhau, khoảng cách trung bình là từ 1 đến 3 độ. Khi công nghệ được cải tiến, người ta có thể bố trí nhiều vệ tinh hơn vào một vùng cắm nhỏ hơn.

Nguồn: Space.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng



Bài viết chuyên đề

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com