¿Qué tan estacionario es el geoestacionario?

En general, los satélites GEO deben mantener su posición deseada sobre el suelo dentro de +/- 0,05 grados (tanto N como E), lo que se traduce en un corredor de proyección 2D de 70 km a altitud GEO. El caso del puntero láser depende del ancho del haz. Un puntero láser del tipo que se consigue en las tiendas tiene un ancho de haz de 1 a 3 milirradianes, es decir, entre 0,05 y 0,17 grados. Esto se traduce aproximadamente en un círculo de 35 a 105 km de diámetro a una altitud GEO. El satélite debe permanecer dentro de él durante mucho tiempo. Los cálculos se pueden actualizar para otros casos, como el de LLCD en esta respuesta , que muestra un ancho de haz de 3,5 urad para el láser correspondiente.

Sin embargo, veamos cómo se desvía del valor nominal. Mirando ampliamente el escenario de perturbación, el término órbita geoestacionaria derivado del 2BP de Kepler y su relación con el número 42164.2 km no es tan preciso en la vida real. El radio de la órbita real no es igual a ese número en general. El satélite se desplaza con el tiempo, debido a varias fuentes de perturbación, incluido el abultamiento ecuatorial, SRP, efectos de tercer cuerpo y la precesión y nutación de la Tierra. La mayoría son variaciones a largo plazo, mientras que existen algunas variaciones a corto plazo (se puede ver una desviación de longitud considerable dentro de los 6 meses, el eje semi-mayor puede desplazarse decenas de kilómetros en cuestión de pocos días. Aquí hay algunas tendencias para dar una percepción de la desviación de un satélite en GEO.

Gráfico 1 : Muestra la deriva del semieje mayor para un satélite ubicado en R nominal de 42164,2 km propagado durante unos 6 meses muestra un aumento de unos 21 km.

Gráfico 2 : debido a la asimetría de la Tierra (más elíptica en el ecuador) se produce una deriva de longitud. La longitud puede variar mucho con el tiempo. El gráfico muestra cómo durante un período de propagación de 160 días, el satélite a una longitud nominal de 125 grados puede desplazarse hacia el este hasta 105 grados.

Gráfico 3 : El cambio de la deriva de la longitud se puede observar con la tendencia de la deriva de la longitud en el tiempo, que es esencialmente lineal. La pendiente depende de la longitud nominal del satélite.

Gráfico 4 : La tasa de deriva longitudinal para una longitud nominal en un punto, a su vez, viene dada por este gráfico y varía en forma de parábola.

Teniendo en cuenta la asimetría, hay cuatro puntos de equilibrio: dos puntos de equilibrio estables (a 75,3°E y 104,7°O) y dos inestables (a 165,3°E y 14,7°O). Cualquier objeto geoestacionario colocado entre los puntos de equilibrio (sin ninguna acción) sería acelerado lentamente hacia la posición de equilibrio estable, provocando una variación periódica de longitud.

Cambios de inclinación debido al movimiento de 'bamboleo' de la Tierra con una tasa de 0,85 grados/año entre +/-15 grados máximo con un período de 26,6 años. Además, la excentricidad, el argumento del perigeo y la RAAN varían considerablemente. Esta variación compleja se puede percibir mejor dibujando el movimiento relativo en coordenadas cartesianas del satélite en órbita, así como del observador en la Tierra.

-

Fuente:

[Libro] Li, Hengian. Colocación de satélites geoestacionarios. Nueva York: Springer, 2014.

Órbita geoestacionaria - Wikipedia