Por lo que entiendo, sus requisitos son los siguientes:

1. La estación utiliza un sistema de cronometraje de 24 horas dividido en 3 turnos de 8 horas cada uno.
2. Cada turno cuenta con miembros de los países que enfrentan la estación durante ese turno. Por lo general, esto equivale a 1/3 de las organizaciones de la Tierra.
3. La estación debe orbitar la Tierra de tal manera que observe la rotación completa de la Tierra. Esperas que debe estar estacionario para esto.

Discusión:

Puntos de Lagrange.

En astronomía y mecánica orbital, los puntos de Lagrange son posiciones en una configuración orbital donde un objeto permanece fijo en relación con los otros cuerpos. El punto 3 elimina automáticamente las posiciones orbitales típicas, como la órbita terrestre baja y las órbitas terrestres geosincrónicas. Esto deja los puntos de Lagrange como una selección natural; pero hay 4 de esos puntos para la Tierra y la Luna y 4 más para la Tierra y el Sol.

Puntos de Lagrange Tierra-Luna

Si nos fijamos en el sistema Tierra-Luna, L1 es un punto natural a elegir para la estación. Está situado entre la Tierra y la Luna con un acceso relativamente rápido a cualquiera de los cuerpos y puede observar la rotación completa de la Tierra con facilidad. Dicho esto, L1 plantea 2 problemas:

1. L1 es un punto inestable. Si el satélite se desplaza un poco, puede salirse de L1 y dirigirse hacia la Tierra o la Luna en una órbita elíptica inestable. Desafortunadamente, esto se aplica a todos los puntos de Lagrange, pero de manera desigual. Dependiendo de su escenario SciFi, esto puede no ser un problema suponiendo que la estación tenga una capacidad de empuje básica para mantenerla dentro del punto de Lagrange.
2. L1 está fuertemente acoplado con la órbita de 27 días de la Luna. Como resultado directo, desde el punto de vista de la estación, en 24 horas se moverá 13,3 grados alrededor de la Tierra, mientras que la Tierra habría girado 360 grados completos. Sin embargo, en lo que respecta a la estación, observará que la Tierra gira 360-13,3 grados o 346 grados. Esto significa que si el meridiano principal estuviera directamente debajo de la estación, después de 24 horas de la estación, la longitud 13 estaría debajo de ella, y después de 48 horas la longitud 26, y así sucesivamente... A modo de comparación, esto colocaría a Greenwich a las 00:00 , ~Nápoles, Italia a las 24:00, Bucarest, Rumania a las 48:00 y La Meca, Arabia Saudita a las 72:00. Como puede ver, esto interrumpiría el equilibrio equitativo propuesto entre los cambios y las potencias mundiales. Desafortunadamente, esto también se aplica a los demás puntos de Lagrange. DISCUSIÓN ADICIONAL EN LA PARTE INFERIOR DE LA PUBLICACIÓN

Puntos de Lagrange Tierra-Sol

Si observamos el sistema Tierra-Sol, todavía se aplican muchos de los mismos puntos para el sistema Tierra-Luna. La única gran diferencia aquí es la distancia. Para Tierra-Luna, L1 es 326,390 km medidos desde la Tierra hasta la Luna. Para el sistema Sol-Tierra, L1 está en 57 689 000 km medidos desde la Tierra hasta el Sol. Esto colocaría al satélite muy por fuera del sistema Tierra-Luna.

Sol-Tierra L1

Para el punto Sol-Tierra L1, el 1er argumento se aplica igualmente; pero, el segundo argumento está casi eliminado. El período orbital de los puntos de Lagrange Tierra-Sol es de 1 año o 365,25 días. Por lo tanto, durante un solo día de estación de 24 horas, la estación y la tierra se habrán movido alrededor de 1 grado alrededor de la órbita. Esto sale a alrededor de 1 día para la Tierra. Técnicamente, después de aproximadamente medio año, a las 00:00 horas se verá el otro lado de la tierra; pero, ahora esto se minimiza dramáticamente.

radiación electromagnética

Desafortunadamente, L1 para el sistema Sol-Tierra experimenta mucha radiación electromagnética.

Respuesta: Sol-Tierra L2.

Si la estación se colocara en L2, mantendría una estrecha sincronía con la rotación de la Tierra sin experimentar la radiación EM en L1. Señalaré que la estación estaría 176 veces más lejos de la Tierra que en la Tierra-Luna L2; pero, si esto es o no un problema para su mundo, depende de usted.

Errata:

Técnicamente, supuse que la órbita de la Tierra era perfectamente circular. De hecho, esto no es cierto; es un poco excéntrico. Como resultado, cuando la Tierra está más cerca del sol durante los meses de invierno del norte, viaja mucho más rápido, por lo tanto, pasa por más grados radiales por día y cuando la Tierra está más lejos del sol durante los meses de verano del norte, viaja más lento. Como resultado, mis cálculos no serán exactos; sin embargo, dadas las escalas astronómicas involucradas, el rango de error es lo suficientemente pequeño como para calificar como un cálculo al dorso del sobre.

Discusión sobre L1 Logística

Aquí hay un diagrama que dibujé: Fundamentalmente, debido a que L1 orbita con la luna, por cada período de 24 horas, los puntos A, B, C, D siempre volverán a la misma posición; pero, la estación orbitará 13 grados a las posiciones L1 marcadas, cada una arriba de los puntos A, B, C y D respectivamente. Ahora supongamos que tenemos tres turnos, cada uno de los cuales representa países en las siguientes naciones Cian (CY), Magenta (MG) y Amarillo (YW); y suponga que los turnos están marcados como CY de 00:00 a 08:00, MG de 08:00 a 16:00 y YW de 16:00 a 24:00. Esto significa que después de 9 días, la Tierra habrá girado 9 veces y estará en la misma posición; pero, la estación habrá viajado 119.7 grados alrededor de la tierra, o ~ 1/3 de su órbita.Como resultado, cuando CY comienza su turno a las 00:00 horas, encontrará que directamente debajo de ellos está el comienzo del territorio MG . Normalmente esto indicaría que están terminando su turno y el turno de MG está por comenzar; pero, la hora de la estación es 00:00. Si elige L1, su estación deberá usar un día de 23:11 h con turnos cada 7,7 horas (7 horas y 42 minutos) para garantizar que los turnos comiencen y terminen por encima de sus respectivos territorios.

Dado el requisito de ver toda la Tierra una vez en un período de 24 horas, solo puedo ver dos soluciones.

Puede ganar 15 grados (1 hora) por hora en la rotación del planeta o perder 15 grados por hora.

El primero requiere que des una "vuelta" efectiva (y exacta) al planeta en un solo día de su rotación, lo que significa que debes moverte con precisión el doble de rápido. Esto lo coloca en una órbita de 12 horas alrededor del planeta, lo que significa que hace 2 órbitas para la rotación única de la Tierra, lo que le permite ver cada punto de la Tierra al ver 12 horas (180 grados) en cada órbita. Distancia orbital 20.200 km (aprox.) . Esto permite el requisito de "cerca de la Tierra" y es la opción estable y segura.

Este último te obliga a entrar en una órbita solar ya que no tienes un movimiento efectivo relativo a la Tierra ¹ . Sin embargo, no puede simplemente compartir una órbita, debe sentarse en una de las ubicaciones de gravedad neutral o terminará golpeando el planeta con el que está compartiendo la órbita. Estos lugares seguros se conocen como puntos de Lagrange y están numerados de L1 a L5 según la ubicación, como se ve en la siguiente imagen delineada por contornos gravitacionales.

L3 está en el lado equivocado del Sol, así que lo descartaremos. L4 y L5 están 60 grados por delante y por detrás del planeta, respectivamente, y son estables , pero lo colocan demasiado lejos para ser útiles. También tienen la desventaja de que a menudo están ocupados por troyanos . L1, L2 están más cerca, pero son inestables , siendo L2 más estable que L1. Esto rompe el requisito de "cerca de la Tierra", pero aparentemente es lo que está buscando.

Como nota al margen, la NASA recomienda L5 para habitación a largo plazo

¹ Este es un problema de tres cuerpos, siendo los cuerpos el Sol, la Tierra, la estación espacial. El Sol es el dato utilizado para definir el movimiento relativo de los demás cuerpos, no la rotación de la Tierra.

El título de la pregunta y la pregunta real no parecen coincidir.

Si diferentes países son visibles durante diferentes partes del día, entonces la estación no permanece "puesta". Si quiere que "se quede quieto", necesita una órbita geoestacionaria, a una altitud de 35.786 km.

Si, por otro lado, no quieres que "se quede quieto", pero quieres que pase sobre la misma parte de la Tierra a la misma hora todos los días, eso es bastante diferente. En particular, parece que desea que haga una revolución con respecto al marco co-rotatorio del suelo una vez al día, de modo que pase sobre cada línea de longitud una vez cada 24 horas.

Hay dos formas de hacerlo: puede aproximarse orbitando muy lejos , como, tan lejos como la luna, o más lejos, de modo que, a todos los efectos prácticos, la estación esté completamente estacionaria y la Tierra gire debajo de ella. Si lo coloca en cualquiera de los puntos de Lagrange Tierra-Sol, funcionará perfectamente, pero el más cercano de ellos (el punto L1, en una línea entre la Tierra y el Sol) está a aproximadamente 1,5 millones de km de distancia. No es muy práctico si necesita comunicarse con el suelo casi en tiempo real o si necesita ver las cosas con claridad.

Probablemente, la mejor solución sea utilizar una órbita heliosíncrona (también conocida como semisíncrona ) de 12 horas . De esta manera, después de una órbita a la misma posición con respecto al sol (unos 2 minutos más que una órbita sideral), la Tierra habrá dado la mitad de su vuelta, y habrás pasado más de la mitad de la Tierra a lo largo del camino. Y la segunda órbita, pasarás sobre la otra mitad de la Tierra. Por lo tanto, sus tres turnos se dividirán en 2 órbitas.

La altitud aproximada para tal órbita es de 20.200 km.

Bien, según este sitio , una de las fórmulas para calcular las propiedades de la órbita de un satélite es la siguiente:

T^2/R^3 = (4*pi^2)/G*Mcen

T = período orbital en segundos

R = Radio promedio en metros

G = constante gravitatoria

Mcen = masa del cuerpo alrededor del cual se orbitará (en este caso, la Tierra)

Conocemos G y Mcen, y queremos que T sea tal que, desde su punto de vista en la Tierra, tarde 24 horas en orbitar. Podríamos orbitar más lento de lo que gira la Tierra, pero tendríamos que estar tan lejos que estemos efectivamente estacionarios, lo cual se ha cubierto en otras respuestas. La otra opción es ir más rápido de lo que gira la Tierra (específicamente el doble de rápido), por lo que necesitaríamos orbitar dos veces en 24 horas, lo que nos da un período orbital de 12 horas.

Esto se debe a que la órbita, el espacio y demás se describen desde un punto de vista. Es por eso que la gente pensó que el sol orbitaba la tierra por un tiempo, antes de darnos cuenta de que lo orbitamos y rotamos para causar el mismo efecto. Desde el punto de vista de la Luna, permanece inmóvil y la tierra gira lentamente en el cielo. Desde el punto de vista de la Tierra, sus estaciones pasan por el cielo exactamente una vez al día, a la misma hora. Desde algún observador distante fuera del sistema solar, la Tierra gira una vez cada veinticuatro horas y su estación la orbita una vez cada 48. El movimiento en el espacio tiene que ver con la perspectiva.

Así, insertando todos los números: (12 horas es igual)

43200^2/R^3 = (4*pi^2)/(6,673 x 10-11*5,972 × 10^24)

Multiplica G y Mcen:

43200^2/R^3 = (4*pi^2)/3.9851156*10^14

Multiplica cada lado por GMcen y R^3:

43200^2*3.9851156*10^14 = 4*pi^2 * R^3

Multiplicar el lado izquierdo

7.43718*10^23 = 4*pi^2 * R^3

Divide ambos lados por 4*pi^2

1.88386*10^22 = R^3

raíz cúbica todo

26608243.6243 = R

Ahora tenemos nuestro radio orbital medio de 26.608.243,6243 metros. Sin embargo, esto es desde el centro de la Tierra. El radio de la Tierra es de 6,371 millones de metros, así que resta eso y obtenemos una altitud aproximada para tu estación de 20,2 mil km .

Este es un tipo de alternativa a la respuesta de KareemElashmawy.
Según señalan, lo mejor que puedes hacer con una sola estación es ponerla en uno de los puntos de Lagrange, pero estos tienen problemas.

El punto Tierra/Sol L1 está demasiado lejos de la Tierra y tiene una radiación bastante alta.
El punto Tierra/Sol L2 tiene menor radiación, pero también está muy lejos, y solo verás el lado nocturno de la Tierra.
El punto L1 de la Tierra/Luna estaría lo suficientemente cerca, pero estarías atado al ciclo de día/noche de la Luna, que tiene 28 días de duración, por lo que la mitad del ciclo verías el lado diurno de la Tierra, y la mitad del ciclo verías el lado diurno de la Tierra. Vería el lado nocturno de la Tierra, que no es ideal.
Ninguno de estos puntos es estable, por lo que tendría que monitorear constantemente su posición y aplicar correcciones para permanecer en la estación.

A menos que desee utilizar tecnología de nivel mágico, no puede tener una órbita que permanezca únicamente entre la Tierra y el Sol y esté dentro de la órbita de la luna. Básicamente, tendrías que gastar empuje constantemente para flotar en esa posición.

Así que me gustaría proponer una solución "PQ"; Tener tres estaciones espaciales en órbita geoestacionaria. Cada estación permanecería activa mientras la sección del globo que está monitoreando esté a la luz del día. Esto tiene la ventaja adicional de que no habría una parte posterior del planeta que una de las estaciones no pudiera ver, lo que podría ser útil para fines de control de tráfico y emergencias.

Desea que su estación observe una rotación completa de la tierra. Considero que eso significa que en un día, las personas en la estación ven pasar toda la tierra debajo de ellos.

Una órbita geoestacionaria

es una órbita circular de 35.786 kilómetros (22.236 millas) sobre el ecuador de la Tierra y sigue la dirección de rotación de la Tierra.

Me ayuda a verlo. Aquí está mi representación, con la Tierra como la esfera de un reloj. La estación orbita manteniendo 12 debajo de ella mientras la tierra gira. Para mantenerse por encima de 12, la estación debe orbitar la Tierra en 1 día.

Ahora use esa misma ruta orbital de 24 horas a 35786 km que usan los satélites geoestacionarios, pero retroceda . ¡Estas son órbitas peligrosas!

No obstante, un satélite en órbita retrógrada podría suponer un gran peligro para otros satélites, especialmente si se coloca en el cinturón de Clarke, donde orbitan los satélites geoestacionarios.

Ahora el satélite se mueve en sentido contrario a la rotación de la tierra. A las 12 horas el satélite estará de nuevo sobre su punto de partida, habiendo visto rotar la mitad de la Tierra debajo de él. Luego ve pasar de nuevo la otra mitad de la Tierra y, a las 24 horas, vuelve a estar por encima de su punto de partida.

Esto responde a la pregunta de que la estación ve una rotación cada día. Y luego otro, el mismo día. La pregunta no especifica "una y solo una" rotación vista por día.

Ummm... está bien, creo que la única solución es ponerlo en una órbita separada pero orientada a la Tierra, por lo que L4 o L5 en una órbita troyana , o L3en el lado lejano del Sol. Todas estas posiciones permiten la observación no interpretada de la Tierra y una relación espacial estable entre la estación y la Tierra, pero ninguna de ellas orbita la Tierra. Cualquier órbita de la Tierra tendrá un período de compensación, por lo que la estación no podrá operar en un reloj coincidente con la Tierra, la estación dará la vuelta a la Tierra en 12 horas mientras el mundo gira o algún otro período sin coincidencia de observación. L1 y L2 también cumplen los requisitos en términos de estabilidad orbital, pero no son estables debido a la gravedad lunar, aunque están mucho más cerca de la Tierra y el costo del propulsor para mantener la posición en la zona de lagrange podría valer la pena para reducir la señal. retrasos (las señales de velocidad de la luz necesitan 32 minutos para un viaje de ida y vuelta en L3, algo del orden de 11 minutos para los troyanos, 10 segundos para L1 y L2).

En realidad, una órbita ecuatorial de 48 horas (a lo largo del verdadero ecuador de rotación) que persiguió la órbita de la Tierra debería tener un "tiempo de vuelta" de 24 horas, creo que eso satisface sus necesidades. Así que el radio orbital de aproximadamente 67000 km, la velocidad de 2,5 km/s, alineado con la rotación de la Tierra, alguien probablemente señalará por qué esto en realidad no funciona, pero funciona en mi cabeza y parece funcionar en el papel. La estación da la vuelta a la Tierra en 48 horas, pero sus tiempos de sobrecarga coincidirán en un ciclo de 24 horas.

Mencionaste que este es un proyecto de ciencia ficción, así que abordaré esta pregunta más como escritor que como astrofísico. La forma más sencilla en que podría explicar la mecánica sería colocar inicialmente la estación por encima de la línea de fecha internacional. Luego, mantenga una órbita geosíncrona opuesta a la rotación de la Tierra, pero solo hasta el punto de que en 12 horas, la línea de fecha internacional (porque la línea da la vuelta al mundo) volverá a pasar por debajo de la estación. En 24 horas, la estación debería volver a donde estaba inicialmente por encima de la línea de fecha internacional.

Una respuesta ligeramente diferente a las demás parece ser.

Dos ubicaciones potenciales para que una estación orbite la Tierra y se acerque a sus necesidades.

Una es construir la estación en la Luna en el lado que mira perpetuamente a la Tierra. La otra es colocar su estación espacial en la misma órbita que la Luna, pero en el lado opuesto de la Tierra. Es probable que esto requiera un mantenimiento activo de la posición para mantener la órbita.

Para estas dos ubicaciones, creo que el tiempo que le tomará a la estación volver a estar directamente sobre el mismo punto de la Tierra es de poco menos de 25 horas (dividido en tres turnos de 8 horas y 20 minutos, lo que incluye una ligera superposición).

Esto significa que habrá un cambio gradual de qué Cambio es responsable de qué partes del planeta. Sin embargo, si es absolutamente necesario que las mismas personas cubran las mismas secciones del planeta, sería bastante simple establecer horarios de turnos para mover al personal de un Turno a otro, para que coincida con su geografía.

Con personal redundante en cada Turno (requerido de todos modos por enfermedad, tiempo libre, vacaciones en la Tierra y abducciones extraterrestres aleatorias), es absolutamente trivial programar tal cambio.

No está muy claro qué quiere decir exactamente con "se mantendrá relativamente fijo con respecto a la Tierra" (tampoco entendí la referencia vinculada).

• Si desea que el SS esté fijo con respecto a la Tierra, de modo que parezca estar "suspendido" en un punto fijo, entonces necesita una órbita geosincrónica. Tenga en cuenta que un geosíncrono circular parecerá estar fijo, una buena variación es tener una órbita geosíncrona altamente excéntrica que dibujará una "figura ocho" vertical en la tierra pasando mucho más tiempo en uno que en el otro; esto se usa para que un satélite esté "principalmente" sobre EE. UU. y Canadá mientras vuela sobre Brasil durante un período mucho más corto.
• Si desea permanecer fijo con respecto al eje Tierra-Sol, de modo que parezca que pasa sobre un cierto punto siempre a la misma hora del día, entonces debe colocar su estación en una posición de Lagrange de la órbita terrestre; en ese caso, su mejor apuesta es L1 (entre la Tierra y el Sol), que es la más cercana a la Tierra, un poco más lejos que la órbita de la Luna; nota : L1 es una posición inestable, por lo que debe mantenerse activamente con motores de actitud o dispositivos similares.
• Un compromiso razonable sería ser "fijo" con respecto al sistema Tierra-Luna, en este caso se recomiendan las posiciones L4/L5; Tendrás un pequeño retraso diario en la posición SS con respecto al sistema Tierra-Sol, pero estará más cerca (a la misma distancia que la Luna) y en una órbita estable (sin necesidad de correcciones).

Por favor, aclare qué alternativa necesita.