3、地球静止轨道相关知识解析

地球静止轨道相关知识解析

1. 地球静止轨道概述

地球静止轨道是指卫星相对于地球看起来静止的轨道。要使轨道成为地球静止轨道，需要满足三个条件：
1. 卫星必须以与地球相同的旋转速度向东运行。
2. 轨道必须是圆形的。
3. 轨道的倾角必须为零。

第一个条件很明显，如果卫星要看起来静止，它必须以与地球相同的恒定速度旋转。第二个条件可由第一个条件和开普勒第二定律得出，恒定速度意味着在相等的时间内扫过相等的面积，这只有在圆形轨道上才能实现。第三个条件，即倾角为零，是因为任何倾角都会使卫星南北移动，从而无法保持静止，只有倾角为零，轨道才会位于地球的赤道平面上。

通过开普勒第三定律可以计算出地球静止轨道的半径。地球静止轨道的周期为 23 小时 56 分 4 秒，由此计算出轨道半径约为 42164 km，地球的赤道半径约为 6378 km，所以地球静止轨道的高度约为 35786 km，通常为了近似计算会将其取整为 36000 km。

在实际中，由于太空中的干扰力和地球赤道隆起的影响，无法实现精确的地球静止轨道。太阳和月球的引力场会使轨道倾角每年产生约 0.85°的偏移，地球的赤道椭圆度会导致卫星沿轨道向东漂移。因此，需要定期进行位置保持机动来纠正这些偏移。

需要注意的是，只有一个地球静止轨道，因为对于 23 小时 56 分 4 秒的周期，只有一个 a 值能满足相关方程。全球的通信当局将地球静止轨道视为一种自然资源，其使用通过国家和国际协议进行严格监管。

2. 天线指向角

地面站天线的指向角是指天线指向卫星所需的方位角和仰角。在地球静止轨道的情况下，情况要简单得多，因为卫星相对于地