Was ist eine geosynchrone Umlaufbahn?
Eine geosynchrone Umlaufbahn ist ein Gravitationspfad, der um einen Planeten oder Mond mit einer Zeitspanne gekrümmt ist, die mit der Rotation dieses Planeten oder Mondes identisch ist. Insbesondere wird angenommen, dass die Umlaufzeit mit dem Sterntag übereinstimmt, der Zeit, die ein Planet oder Mond benötigt, um eine vollständige Rotation durchzuführen. Auf der Erde sind dies ungefähr 23 Stunden und 56 Minuten. Normalerweise bezieht sich die geosynchrone Umlaufbahn auf die synchronisierte Drehung eines Objekts um die Erde, üblicherweise eines Satelliten oder Raumfahrzeugs.
Jedes Objekt mit einer geosynchronen Umlaufbahn enthält eine Bodenspur eines einzelnen Punkts auf der Erdoberfläche. Eine Bodenspur ist die Position auf der Erdoberfläche unterhalb des Satelliten. Dieser Punkt wird in Form einer Acht auf der ganzen Welt angezeigt und kehrt jeden Tag genau an den gleichen Ort zurück.
Telekommunikationssatelliten sowie andere Arten von Satelliten halten eine geosynchrone Umlaufbahn aufrecht, die als Clarke-Umlaufbahn bekannt ist. Dies ist im Wesentlichen eine stationäre Umlaufbahn in einer Höhe von 35.786 km über dem Meeresspiegel. Ein Objekt in der Clarke-Umlaufbahn scheint immer dieselbe Position über dem Planeten zu haben. Dieses Konzept wurde vom Autor Arthur C. Clarke speziell für Kommunikationssatelliten vorgeschlagen, um die relative Stabilität der Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zu gewährleisten. Alle Satelliten, die sich in dieser Höhe im Orbit befinden, sind Teil des Clarke Belt.
Eine Herausforderung beim Halten von Objekten in geosynchronen Umlaufbahnen ist die Tatsache, dass Satelliten aus dieser Umlaufbahn driften. Faktoren wie Sonnenwind, Strahlungsdruck und Auswirkungen der Gravitationsfelder von Mond, Sonne und Erde können zu Abweichungen führen. Um diesen Effekt auszugleichen, werden Satelliten mit Triebwerken ausgestattet, die das Objekt in der Umlaufbahn halten. Dieser Vorgang wird als Stationierung bezeichnet.
Es gibt bestimmte zusätzliche geosynchrone Umlaufbahnen außerhalb des Clarke Belt, um Positionsänderungen und die Entsorgung von Satelliten zu bewältigen. Die supersynchrone Umlaufbahn oberhalb der normalen geosynchronen Umlaufbahn wird zum Speichern oder Entsorgen von Satelliten oder Raumfahrzeugen verwendet, die ihr operatives Ende erreichen. Dies wird auch als Friedhofsumlaufbahn bezeichnet und soll die Möglichkeit von Kollisionen mit nutzbaren Fahrzeugen einschränken und einen nach Westen gerichteten Pfad beibehalten. Ebenso befindet sich die subsynchrone Umlaufbahn unterhalb der geosynchronen Umlaufbahn und wird im Allgemeinen für Objekte verwendet, deren Position geändert wird. Diese Objekte behalten einen nach Osten gerichteten Pfad bei.
Der erste Satellit, der in die geostationäre Umlaufbahn gebracht wurde, war Syncom 3, die am 19. August 1964 von Cape Canaveral aus auf einem Trägerraketen Delta D gestartet wurde. Es wurde verwendet, um die Olympischen Sommerspiele 1964 von Tokio in die Vereinigten Staaten zu übertragen. Bis zum Beginn des 21. Jahrhunderts wurden Tausende von Satelliten aus 50 Ländern in die Umlaufbahn gebracht, obwohl zu einem bestimmten Zeitpunkt nur wenige Hundert einsatzbereit sind.