تدور الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض حول الكوكب بنفس سرعة الأرض. لذلك ، من الخارج يبدون "معلقين" في السماء عند نقطة واحدة. لكي تصحح الأقمار الصناعية مدارها ، فهي مجهزة بمحركات صاروخية.
الأقمار الصناعية للأرض ، تدور حولها في مدار ثابت بالنسبة للأرض ، بالنسبة لسكان الأرض تبدو وكأنها نقطة معلقة في السماء بلا حراك. هذا يرجع إلى حقيقة أنها تدور بنفس السرعة الزاوية التي تدور بها الأرض.
نظرًا لأننا معتادون في نظام الإحداثيات على أن أثناء تدوير القمر الصناعي لا يغير السمت أو الارتفاع فوق خط الأفق ، يبدو أنه "يتعطل" بلا حراك.
المدار الثابت بالنسبة للأرض
تقع الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض على ارتفاع حوالي 36 ألف كيلومتر فوق مستوى سطح البحر - وهذا القطر المداري هو الذي يسمح للقمر الصناعي بإكمال ثورة كاملة في وقت يقترب من يوم الأرض (حوالي 23 ساعة و 56 دقيقة).
يتأثر القمر الصناعي الذي يدور في مدار ثابت بالنسبة للأرض بالعديد من العوامل (اضطرابات الجاذبية ، والطبيعة الإهليلجية لخط الاستواء ، والبنية غير المتجانسة لجاذبية الأرض ، وما إلى ذلك). لهذا السبب ، يتغير مدار القمر الصناعي ويحتاج إلى تصحيح مستمر. للحفاظ على القمر الصناعي في المكان المناسب في المدار ، فهو مزود بمحرك صاروخي كيميائي أو كهربائي منخفض الدفع. يتم تشغيل هذا المحرك عدة مرات في الأسبوع ويصحح موضع القمر الصناعي. بالنظر إلى أن متوسط عمر خدمة القمر الصناعي يبلغ حوالي 10-15 سنة ، يمكن حساب أن وقود الصاروخ المطلوب لمحركاته يجب أن يكون عدة مئات من الكيلوجرامات.
كان كاتب الخيال العلمي آرثر كلارك من أوائل من نشروا فكرة استخدام المدار الثابت بالنسبة للأرض للتواصل. في عام 1945 ، نُشرت مقالته حول هذا الموضوع في مجلة Wireless World. لهذا السبب ، لا يزال المدار الثابت بالنسبة للأرض في العالم الغربي يسمى "مدار كلارك".
على الرغم من أن الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض تبدو ثابتة ، إلا أنها في الواقع تدور بالتزامن مع الكوكب بسرعة تزيد عن ثلاثة كيلومترات في الثانية. إنها تقطع مسافة 265000 كيلومتر في اليوم.
الأقمار الصناعية LEO
إذا تم تقليل مدار القمر الصناعي ، ستزداد قوة الإشارة المرسلة بواسطته ، لكنها ستبدأ حتمًا في الدوران أسرع من الأرض وستتوقف عن أن تكون ثابتة بالنسبة للأرض. ببساطة ، سيكون عليك "التقاطها" ، وإعادة توجيه هوائي الاستقبال باستمرار. لتجنب ذلك ، يكفي إطلاق عدة أقمار صناعية في مدار واحد - ثم ستحل محل بعضها البعض ولن يلزم إعادة توجيه الهوائي. تم تطبيق هذا المبدأ على تنظيم نظام القمر الصناعي Iridium. ويشمل 66 قمرا صناعيا ذات مدار منخفض تدور في ستة مدارات.
