地球同步轨道

地球同步轨道（英语：Geosynchronous orbit，GSO），是一个以地球为中心的轨道。其轨道周期与地球自转周期一致，为23小时56分4秒（一个恒星日）。

动画（不按比例）显示地球同步卫星环绕地球的情况。

地球同步轨道的一个特例是地球静止轨道，它是地球赤道平面上的一个圆形地球同步轨道。在地球静止轨道上的卫星对地面上的观察者来说，在天空中的位置保持不变。

通讯卫星通常采用地球静止轨道或接近地球静止轨道，这样与之通信的卫星天线就不必移动，而是可以永久地指向天空中卫星出现的固定位置。

根据中国航天科技集团资料，地球同步轨道的轨道高度为35788千米。^[1]

类别

地球静止轨道

主条目：地球静止轨道

地球静止轨道卫星（绿色）始终保持在赤道（棕色）上的同一标记点之上。

椭圆和倾斜的地球同步轨道

准天顶卫星轨道

地球同步轨道上的许多物体都有偏心和/或倾角的轨道。偏心使轨道呈椭圆形，从地面站的角度看，似乎是在天空中向东向西摆动，而倾角使轨道与赤道相比倾斜，从地面站看，似乎是向北向南摆动。这些影响结合起来形成了一个日行迹（数字8）^[2]:122

椭圆/偏心轨道上的卫星必须由可操纵的卫星地面站来跟踪。^[2]:122

冻原轨道

主条目：冻原轨道

冻原轨道是一个偏心的俄罗斯地球同步轨道，它允许卫星大部分时间停留在一个高纬度的位置上。这一冻结轨道的倾角为63.4°，减少了对轨道保持的需要^[3]。该轨道至少需要两颗卫星来提供对一个地区的连续覆盖。^[4]天狼星XM卫星电台使用这种轨道来提高美国和加拿大北部的信号强度。^[5]

准天顶轨道

准天顶卫星系统(QZSS) 是一个运行在地球同步轨道上的三颗卫星系统，轨道倾角为42°，偏心率为0.075。^[6]每颗卫星在日本上空长时间停留，使信号能够到达都市峡谷的接收器，然后迅速通过澳大利亚上空。^[7]

特性

从地球以外的观察者（地球为中心的惯性坐标系）和以地球自转速度绕地球旋转的观察者（地心坐标系）的角度来看，地球同步卫星的轨道是倾斜的。

地球同步轨道有以下特性:

• 周期：23小时56分4秒（一个恒星日）
• 轨道半长轴: 42,164km^[2]:121

周期

所有地球同步轨道的轨道周期都正好等于一个恒星日。^[8]这意味着卫星将在每个（恒星）日返回地球表面的同一地点，而不考虑其他轨道属性。^[9][2]:121 这个轨道周期，${\displaystyle T}$，通过公式与轨道的半长轴直接相关。

${\displaystyle T=2\pi {\sqrt {a^{3} \over \mu }}}$

其中:

a轨道的半长轴

${\displaystyle \mu }$是中心天体的标准重力参数^[2]:137

参考资料

1. 卫星轨道分哪几种？_中国航天科技集团. www.spacechina.com. [2022-03-31]. （原始内容存档于2022-03-31）.
2. Wertz, James Richard; Larson, Wiley J. Larson, Wiley J.; Wertz, James R. , 编. Space Mission Analysis and Design. Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers. 1999. Bibcode:1999smad.book.....W. ISBN 978-1-881883-10-4.
3. Maral, Gerard; Bousquet, Michel. 2.2.1.2 Tundra Orbits. Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology. 2011-08-24 [2021-10-27]. ISBN 978-1-119-96509-1. （原始内容存档于2022-04-05）.
4. Jenkin, A.B.; McVey, J.P.; Wilson, J.R.; Sorge, M.E. Tundra Disposal Orbit Study. 7th European Conference on Space Debris. ESA Space Debris Office. 2017 [2017-10-02]. （原始内容存档于2017-10-02）.
5. Sirius Rising: Proton-M Ready to Launch Digital Radio Satellite Into Orbit. AmericaSpace. 2013-10-18 [2017-07-08]. （原始内容存档于2017-06-28）.
6. Japan Aerospace Exploration Agency, Interface Specifications for QZSS, version 1.7: 7–8, 2016-07-14, （原始内容存档于2013-04-06）
7. Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO). [2018-03-10]. （原始内容存档于2018-03-09）.
8. Chobotov, Vladimir (编). Orbital Mechanics 2nd. Washington, DC: AIAA Education Series. 1996: 304. ISBN 9781563471797. OCLC 807084516.
9. Vallado, David A. Fundamentals of Astrodynamics and Applications. Hawthorne, CA: Microcosm Press. 2007: 31. OCLC 263448232.

相关条目

• 太阳同步轨道
• 近地轨道
• 同步轨道
• 地球静止轨道
• 同步卫星