Orbit Geostasioner

Di dalam video dibawah ini, apakah anda dapat melihat titik bersinar yang tetap tidak bergerak meskipun bintang-bintang lainnya terlihat bergerak karena gerakan bumi? Apakah mereka bintang atau UFO?

Jika Anda melihat dekat pada film timelapse di atas, ada titik cahaya yang muncul stasioner. Obyek-obyek tersebut bukan bintang, tapi pesawat ruang angkasa robot buatan manusia yang tetap tinggi di atas ekuator Bumi. Disebut satelit geostasioner, mereka tidak jatuh ke bawah karena mereka mengorbit Bumi - mereka hanya mengorbit tepat pada kecepatan yang sama dengan kecepatan putaran Bumi. Jarak orbit di mana hal ini mungkin adalah lebih jauh dari Stasiun Luar Angkasa Internasional tapi lebih dekat daripada Bulan. Video ini diambil di salah satu restoran bergulir tertinggi di dunia yang terletak di Mittelallalin di Pegunungan Alpen Swiss. Pada latar depan adalah sebuah gunung yang dikenal sebagaiAllalinhorn. Pemeriksaan yang lebih seksama akan menunjukkan bahwa satelit geostasioner berkedip dengan kilau sinar matahari yang dipantulkannya. Semua Satelit juga muncul dalam satu barisan - yang sebenarnya adalah proyeksi khatulistiwa bumi di langit.

Orbit Geostasioner dilihat dari atas

 

 Dilihat dari samping

Sebuah orbit geostasioner, atau Geostationary Earth Orbit (GEO), adalah orbit lingkaran yang berada 35.786 km (22.236 mil) di atas ekuator Bumi dan mengikuti arah rotasi bumi. Sebuah objek yang berada pada orbit ini akan memiliki periode orbit sama dengan periode rotasi Bumi, sehingga terlihat tak bergerak, pada posisi tetap di langit, bagi pengamat di bumi. Satelit komunikasi dan satelit cuaca sering diorbitkan pada orbit geostasioner, sehingga antena satelit yang berkomunikasi dengannya tidak harus berpindah untuk melacaknya, tetapi dapat menunjuk secara permanen pada posisi di langit di mana mereka berada. Sebuah orbit geostasioner adalah satu tipe orbit geosynchronous.

Gagasan tentang sebuah satelit geosynchronous untuk tujuan komunikasi pertama kali diterbitkan pada tahun1928 oleh Herman Potocnik. Ide orbit geostasioner pertama kali disebarkan pada skala luas dalam sebuah makalah tahun 1945 berjudul "Extra-Terrestrial Relay - Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?" oleh penulis ilmu pengetahuan fiksi dari Inggris, Arthur C. Clarke, yang diterbitkan di majalah Dunia Wireless. Orbit, yang Clarke gambarkan sebagai orbit yang berguna untuk siaran dan relay komunikasi satelit, kadang-kadang disebut Orbit Clarke. Demikian pula, Sabuk Clarke adalah bagian dari ruang sekitar 35.786 km (22.000 mil) di atas permukaan laut, pada bidang Khatulistiwa, di mana geostasioner orbit dapat diimplementasikan. Orbit Clarke ini sekitar 265.000 km (165.000 mil) panjangnya....

Derivasi untuk Ketinggian Geostasioner  

(Diperuntukkan bagi murid kls 11 jurusan IPA)

Dalam setiap orbit lingkaran, gaya sentripetal yang diperlukan untuk mempertahankan orbit (Fc) diimbangi oleh gaya gravitasi pada satelit (Fg). Untuk menghitung ketinggian orbit geostasioner, dimulai dengan kesetaraan ini:

Menurut hukum kedua Newton tentang gerak, kita dapat mengganti gaya F dengan massa m dari objek dikalikan dengan percepatan yang dialami oleh objek karena adanya gaya tersebut:

ac adalah percepatan sentripetal, dan terlihat bahwa massa satelit m muncul di kedua sisi, jadi bisa dihilangkan (saling mencancel) - Orbit geostasioner memang tidak tergantung pada massa satelit. Jadi menghitung ketinggian tersederhanakan menjadi perhitungan di titik dimana besaran percepatan sentripetal yang diperlukan untuk melakukan gerakan orbital dan percepatan gravitasi yang diberikan oleh gravitasi bumi adalah sama.

Besarnya percepatan sentripetal adalah:

dimana ω adalah kecepatan sudut, dan r adalah radius orbital yang diukur dari pusat massa bumi.

Besarnya percepatan gravitasi adalah:

di mana M adalah massa Bumi, 5.9736 × 10²⁴ kg, dan G adalah konstanta gravitasi, 00067 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Dengan menyamakan kedua persamaan percepatan diatas, memberikan:

Nilai dari perkalian G dan M (G.M) lebih presisi daripada nilai masing-masing faktor tersebut dan dikenal sebagai konstanta geosentris gravitasi μ = 398,600.4418 ± 0.0008 km³ s⁻²

ω atau kecepatan sudut dapat dicari dengan membagi sudut yang ditempuh dalam satu putaran (360 ° = 2π rad) dengan periode orbit atau T (waktu yang dibutuhkan untuk membuat satu revolusi penuh). Dalam kasus orbit geostasioner, periode orbit adalah satu hari siderial, atau 86,164.09054 detik. Hal ini memberikan.:

Jari-jari orbit yang dihasilkan adalah 42.164 kilometer (26.199 mil). Jika dikurangkan dengan jari-jari ekuator Bumi, 6.378 kilometer (3.963 mil), memberikan ketinggian 35.786 kilometer (22.236 mil).

Kecepatan orbit satelit (seberapa cepat satelit bergerak melalui ruang) dihitung dengan mengalikan kecepatan sudut dengan jari-jari orbit:

Dengan cara yang sama dengan diatas, dapatkah anda mencari berapa ketinggian orbit geostasioner pada planet Mars (untuk Mars disebuti orbit areostationary Mars), 
jika diketahui  konstanta gravitasional geosentris, GM (atau μ) untuk Mars = 42,828 km³s^-2, 
dan periode rotasi (T) planet Mars = 88,642.66 detik. 
serta jari-jari ekuator Mars = 3396,2 km