Theory of Geostationary Satellites

ماهواره‌های همزمان زمین‌ایستا یا استوایی یادآور تلاش‌های فضایی ما در دو دهه گذشته هستند. تصویر آب و هوای شبانه تلویزیونی ماهواره ای، ارتباطات بین قاره ای مخابره تلویزیونی و مکالمات تلفنی و برپایی برنامه های آموزشی در مناطق دورافتاده روی زمین یادآور حضور این ماهواره ها است. همانطور که در اینجا استفاده می شود، اصطلاح "ژئو ثابت" باید به راحتی در نظر گرفته شود، زیرا در دراز مدت، ماهواره ها نسبت به یک چارچوب مرجع ثابت روی زمین "ایستا" نمی مانند. این امر از این واقعیت ناشی می شود که این ماهواره ها، همانطور که برای همه ماهواره ها صادق است، پیوسته در معرض اختلالاتی غیر از جاذبه بدن مرکزی زمین هستند. در میان اغتشاشات غالب عبارتند از: بیضی بودن استوای زمین، خورشید و ماه و فشار تابش خورشید. هارمونیک‌های بالاتر پتانسیل و اثرات جزر و مدی زمین نیز بر حرکت ماهواره تأثیر می‌گذارند، اما در مقایسه با اغتشاشات غالب در مرتبه دوم قرار دارند. این جلد به نظریه ماهواره های زمین ایستا می پردازد. از هفت فصل تشکیل شده است. فصل 1 یک بحث کلی شامل تاریخچه مختصری از ماهواره های زمین ایستا و کاربردهای عملی آنها ارائه می دهد. فصل 2 میدان پتانسیل گرانشی زمین و روش حل مسئله ماهواره های زمین ایستایی را شرح می دهد. فصل 3 به بررسی اثر بیضی بودن استوایی زمین (سه محوری) بر روی یک ماهواره زمین ثابت می پردازد. فصل 4 به تأثیرات خورشید و مو بر حرکت ماهواره می پردازد در حالی که فصل 5 تأثیرات ترکیبی خورشید، ماه و فشار تابش خورشید را ارائه می دهد.

Geostationary or equatorial synchronous satellites are a daily reminder of our space efforts during the past two decades. The nightly television satellite weather picture, the intercontinental telecommunications of television transmissions and telephone conversations, and the establishrnent of educational programs in remote regions on Earth are constant reminders of the presence of these satellites. As used here, the term 'geo­ stationary' must be taken loosely because, in the long run, the satellites will not remain 'stationary' with respect to an Earth-fixed reference frame. This results from the fact that these satellites, as is true for all satellites, are incessantly subject to perturbations other than the central-body attraction of the Earth. Among the more predominant pertur­ bations are: the ellipticity of the Earth's equator, the Sun and Moon, and solar radiation pressure. Higher harmonics of the Earth's potential and tidal effects also influence satellite motion, but they are of second­ order when compared to the predominant perturbations. This volume deals with the theory of geostationary satellites. It consists of seven chapters. Chapter 1 provides a general discussion including a brief history of geostationary satellites and their practical applications. Chapter 2 describes the Earth's gravitational potential field and the methodology of solving the geostationary satellite problem. Chapter 3 treats the effect of Earth's equatorial ellipticity (triaxiality) on a geostationary satellite. Chapter 4 deals with the effects of the Sun and Moo~ on the satellite's motion while Chapter 5 presents the combined influences of the Sun, Moon and solar radiation pressure.