地球靜止衛星

位於地球赤道上空距地面約 3.6萬千米處相對於地面靜止的衛星。在慣性空間中它沿著一條傾角為零的圓軌道運動。如果地球同步軌道衛星正好在地球赤道上空離地面35786千米的軌道上繞地球運行，由於它繞地球運行的角速度與地球自轉的角速度相同，從地面上看去它好像是靜止的，這種衛星軌道叫地球靜止衛星軌道。

基本介紹

• 中文名：地球靜止衛星
• 外文名：Geostationary satellite
• 位置：赤道上空距地面約 3.6萬千米
• 軌道：地球靜止衛星軌道

簡介

實際上地球靜止軌道是地球同步軌道的一種特殊情況。 所謂地球同步軌道是指衛星在軌道運行的周期等於地球自轉周期的軌道。如果這種軌道的偏心率和傾角都為零，即該衛星的星下點軌跡位置始終保持不變，從地球上任意一點來看衛星都是靜止的，這種軌道稱之為靜止軌道。靜止軌道的高度是一定的，即35786km。對於傾角不為零的地球同步圓軌道，其星下點軌跡是一個正“8字”形，衛星飛越的南北緯的最高維度等於其軌道傾角。

地球靜止衛星軌道

這種衛星只需在軌道上均勻地配置三個,發射的信號便可覆蓋全球(除極地區域外),地面跟蹤容易,收發控制設備簡單,已被廣泛用於通信、導航、氣象、偵察、電視直播等領域。自1963年發射第一顆同步衛星(美國辛康2號)以來,已發射了近百個,產生了巨大的經濟效益和社會效益。

中國是世界上第五個獨立研製和發射地球靜止軌道通信衛星的國家。我國以發射地球靜止衛星為主的衛星發射中心是西昌衛星發射中心.

發展過程

1975年，美國率先實現了人類首顆靜止氣象衛星GEOS-1業務運行；1977年，日本第一顆靜止氣象衛星GMS-1發射；1978年，歐空局的METEO-SAT靜止氣象衛星首次實現了水汽通道圖像傳輸；1982年，印度第一代INSAT衛星發射，集通信、廣播和氣象探測於一身。目前，美國的GEOS系列已經發展到了第四代，擁有更穩定的平台，支持更新的成像儀、空間環境探測器（SEM）、垂直探測器 和 太 陽X射 線 成 像 儀（SXI）。新一代的GEOS-R系列也已提上日程，預計於2014年實現業務運行，將搭載先進的基線成像儀（ABI）和超光譜環境監測儀（HES），性能將大幅提升，在同步衛星監測領域繼續保持領先優勢。日本的MTSAT-2和MTSAT-1R 雙 星在軌運行，互為備份，較上一代GMS-5的自旋穩定姿態控制不同，MTSAT採用三軸穩定方式，成像時間短、圖像信噪比、靈敏度高。歐盟第二代靜止氣象衛星MSG-2替代了上一代METEO-SAT，雖然仍採用自旋穩定方式，但在感測器通道數、空間解析度、圓盤成像時間和量化級數上有了很大提高。MSG-3已於2012年7月發射，第三代靜止氣象衛星（MTG）將會在成像精度上和數據 傳 輸 速 率 上 有 大 輻 改 進，首 顆 衛 星 將 於2018年開始服役。俄羅斯在軌靜止衛星二代GOMS-N2和印度在軌靜止衛星INSAT-3D都採用先進的多通道掃描成像儀，擁有各自的特點。我國靜止衛星發展起步較晚。1997年6月10日，我國第一顆靜止氣象衛星FY-2A 正式投入使用，2004年10月FY-2C發射成功，實現業務化運行，比美國晚了整整29年，總體水平也只相當於美國20世紀90年代初的水平，據估計這樣的差距可能在風雲四號才能趕上。不過風雲二號也有很多自己的特色，尤其在圖像定位配準方面已經達到了世界先進水平。2006年12月,FY-2D 靜止氣象衛星發射成功，與FY-2C星實現了雙星備份，主汛期每天可每15min提供一張圖像。2008年12月，FY-2E星接替已經超期服役的FY-2C星繼續運行。這三顆星均採用自旋穩定的姿態控制方式，搭載5通道掃描成像儀和空間環境探測儀，但是和已開發國家相比，還是有一定的差距。

衛星定點

為了將衛星送入地球靜止衛星軌道 ，其發射過程通常分為 3 個階段 。

①用一、二級運載火箭（或太空梭）將衛星連同三級火箭一起送入高度為200～400千米的近圓形停泊軌道。由於受發射場地理緯度的限制，停泊軌道的傾角一般都不為零。

②衛星在停泊軌道上飛經赤道上空時第三級火箭開始工作，使衛星沿飛行方向加速 ； 第三級火箭工作結束以後與衛星分離，衛星進入一個大橢圓的過渡軌道，軌道的遠地點高度達到約3.6 萬千米，且位於赤道上空。衛星在過渡軌道上運行一段時間，由測控系統對衛星的軌道和姿態進行精確的測量，確定遠地點發動機的點火時刻，並通過遙控指令由衛星姿控系統將衛星的姿態進行調整，使其在遠地點發動機工作時具有所需要的姿態。

③當衛星運行到預定的遠地點，測控系統發出遙控指令使遠地點發動機點火，以使衛星獲得所需要的速度增量，將衛星的軌道變成與靜止軌道很接近的圓形赤道軌道。 衛星在這樣的軌道上運動時相對於地球一般並不靜止，它將向西或向東漂移；此外，它相對於赤道還可能會有一個小的傾角，衛星相對於赤道還會有南北方向的漂移，因此又稱這個軌道為準同步軌道或漂移軌道。為了使衛星靜止在預定的位置上，還需進行一系列的軌道微調，先使衛星儘快漂移到預定位置上，然後再將軌道調整為靜止衛星軌道，使衛星停止漂移，完成靜止衛星的定點。

地球靜止衛星軌道