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Orbite géostationnaire

Où est l'orbite géostationnaire ?

   Catégorie : sondes et télescopes
Mise à jour 14 juin 2014
L'orbite géostationnaire est une orbite située dans le plan équatorial de la Terre, à 35 796 km d'altitude. De plus son excentricité orbitale est nulle, ce qui veut dire qu'elle est parfaitement circulaire. Ce cas particulier d'orbite géosynchronepermet à un satellite artificiel de « rester immobile » à la verticale de l'équateur terrestre, à une position relative fixe par rapport à n'importe quel point de la surface de la planète.
Le satellite artificiel tourne dans le même sens que la Terre sur son axe, c'est à dire d'Ouest en Est (par rapport au système de référence céleste). Le satellite possède alors une période de révolution très exactement égale à la période de rotation de la Terre sur elle-même, soit 23 heures 56 minutes et 4,084 secondes, cette durée est appelée le jour sidéral.
A quoi sert l'orbite géostationnaire ?
L'orbite géostationnaire sert à positionner les satellites qui doivent absolument couvrir une région fixe ou qui doivent être pointés par des antennes fixes situées au sol. Les principaux satellites qui orbitent à 36 000 km d'altitude sont des satellites de télécommunication, de télédiffusion, d'observation et des satellites de météorologie. En juin 2014, il y avait 254 satellites sur l'orbite géostationnaire.
 La position des satellites "géostationnaires" est gérée par l'Union internationale des télécommunications. Cette orbite étant relativement encombrée, les satellites en fin de vie doivent laisser leur place aux nouveaux satellites. Au-dessus de l'orbite géostationnaire se trouve une ceinture de 230 km appelée « orbite de rebut » ou « orbite poubelle », c'est le cimetière des satellites en fin de vie. Lorsqu'un satellite géostationnaire n'est plus actif il est envoyé sur cette orbite. Les satellites géostationnaires tournent sur eux-mêmes à une vitesse de 100 tours par minute.

nota : L'orbite géostationnaire est une orbite circulaire qui permet à un satellite de faire un tour autour de sa planète pendant que sa planète fait un tour autour d'elle-même. Comme son inclinaison par rapport au plan de l'équateur de la Terre est égale à 0, le satellite parait « immobile », suspendu dans le ciel toujours à la même position, au-dessus de l'équateur. Les satellites géostationnaires sont utilisés pour l'observation en continu d'une zone précise du globe terrestre.
 Orbite géostationnaire

Image : les satellites géostationnaires sont principalement des satellites de télécommunications, de télédiffusion, d'observation et des satellites météorologiques. Ils se situent à 35 796 km d'altitude et ont une position fixe par rapport à la surface de la Terre, leur altitude permet de « voir » plus du tiers de la planète, il suffit de trois satellites pour assurer une couverture quasi totale du sol de la planète. Les satellites doivent être séparés l'un de l'autre par au moins 0.05° de longitude, cela représente environ 36 km.

Comment calculer l'orbite géostationnaire ?

    

L'orbite géostationnaire se calcule à l'aide de la loi de la gravitation universelle qui se résume à :
h=√3(G*M*T2/4π2)-R

h = Hauteur du satellite artificiel en km
G = Constante de la gravitation (6.67*10-11)
M = Masse de la planète en kg
T = Période de rotation de la planète en secondes
R = Rayon de la planète en km
L'orbite géostationnaire (orbite synchrone de la Terre) est à une altitude de 35 796 km (≈36 000 km) et a un demi grand axe de 42 167 km.

 

nota : La formule Excel utilisée pour calculer l'altitude du satellite sur l'orbite synchrone de la planète est :
=((((G*M*T^2)/(4*PI()^2))^(1/3))-R*1000)/1000
La formule Excel utilisée pour calculer le demi grand axe de l'orbite synchrone de la planète :
=((((G*M*T^2)/(4*PI()^2))^(1/3)))/1000

Image : les satellites actifs sont nombreux sur l'orbite géostationnaire à ≈36 000 km d'altitude, sur cette image les  254 satellites (juin 2014) dessinent un cercle parfait autour de la Terre. Ce sont principalement des satellites de télécommunications, de télédiffusion, d'observation et des satellites météorologiques. Crédit astronoo.com.

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