Ich habe dies und einige Wikipedia-Artikel bereits gelesen, aber keine wirklichen Schätzungen darüber gefunden, wie stark ein Satellit von seiner Standardposition abweicht. Angenommen, der Standard-Subsatellitenpunkt (SSP) befindet sich (0°N,0°E)auf einer Satellitenhöhe von 42164km. Während der Satellit noch voll funktionsfähig ist, wie viel wird der SSP voraussichtlich von diesem Punkt in diesen beiden Richtungen abweichen:
Was ist mit der Satellitenhöhe? Offensichtlich kann es nicht um mehr als 300 km zunehmen (da dies ungefähr dort ist, wo sich die Friedhofsbahn befindet).
Ich habe auch täglich von der 8-ähnlichen Figur gelesen, die durch die Satellitenbewegung beschrieben wird, nachdem die Korrekturen in der NS-Richtung eingestellt wurden. Wie groß ist die Amplitude dieser 8-ähnlichen Figur in Bezug auf den SSP?
Ich brauche wirklich keine sehr genauen Zahlen (ich vermute sowieso nur, dass sie missionsspezifisch sind), sondern eher einige Schätzungen.
Regulatorische Grenzen
Die Abweichungen hängen von der für jeden Satelliten geltenden Hochfrequenz-Lizenzvereinbarung ab. Dies ist eine Funktion der International Telecommunications Union, ITU.
Grenzwerte in Bezug auf Grad können typischerweise +- 0,05 Grad sowohl in Längen- als auch in Breitengraden oder, insbesondere für einige ältere Registrierungen, möglicherweise +-0,1 Grad Längengrad und unbegrenzt in Breitengraden sein.
In km ausgedrückt wird dies
+-0,05 Grad = +-37 km
+-0,1 Grad = +-74 km
Geneigte Bahnen
Der Betrieb eines Satelliten mit einem anderen Breitengrad als 0,0 Grad bedeutet jedoch weitgehend eine geneigte Umlaufbahn, und dies bedeutet, dass die Nord-Süd-Ausnahmen über einen 24-Stunden-Zyklus gleich und entgegengesetzt sind. Dazu führt natürlich auch eine Ost-West-Excusion ein (dies folgt geometrisch). Wenn man von der Erde aus auf einen Satelliten mit einer leicht geneigten Umlaufbahn in geosynchroner Höhe blickt, erscheint die Bewegung des Satelliten bei sehr kleinen Neigungen von weniger als einem halben Grad kreisförmig, wird aber bei größeren Neigungen zur "8er"-Bewegung.
Exzentrizität
Die Exzentrizität der Umlaufbahn wirkt sich zunächst auf die Umlaufbahnhöhe und dann als Folge auf ihre Apogäums- und Perigäumsgeschwindigkeit und damit auf ihre Länge und auch auf die Form der Acht aus. Eine beispielhafte Exzentrizität ist 0,0003, was zu einer Abweichung von ~12 km in der Höhe vom geostationären Radius führen würde.
Natürliche Störungen
Ein nicht manövrierfähiges Objekt, das genau bei GEO bleibt, driftet zuerst in der Länge, weil die Erde nicht genau kugelförmig ist. Diese Korrektur wird als Ost-West-Stationshaltung bezeichnet und wird normalerweise alle paar Wochen durchgeführt, je nach Art des Antriebssystems, und dies ist ungefähr ausreichend für die +-0,05-Grad-Grenze.
Die Auswirkungen der Schwerkraft der Sonne und des Mondes, "luni-solare" Störungen, bewirken, dass sich die Neigung des Satelliten ändert. Es bewirkt auch, dass sich die Rektaszension des aufsteigenden Knotens, RAAN, ändert, obwohl wir darauf zurückkommen können. Wenn dies nicht korrigiert wird, führt dies im ersten Jahr zu einer Nord-Süd-Drift von etwa 1 Grad. North South Station Keeping, NSSK, wird ebenfalls oft alle ein bis zwei Wochen durchgeführt, ist jedoch in energetischer Hinsicht weitaus kostspieliger und hat die Entwicklung effizienterer Antriebe vorangetrieben, um den Treibstoffbedarf niedrig zu halten.
Viele Satelliten werden gegen Ende ihrer Lebensdauer tatsächlich ohne NSSK betrieben, um Treibstoff zu sparen, was jedoch davon abhängt, dass die Bodenbenutzer noch ein gutes Signal von dem verschobenen Satelliten erhalten können. Interessanterweise erreichen Objekte, die auf unbestimmte Zeit driften, eine maximale Neigung von ~15 Grad, bevor ihre Neigung über mehrere Jahrzehnte wieder abfällt.
Die physische Größe des Satelliten, sein Flächen/Massen-Verhältnis und seine Reflexionseigenschaften machen den Satelliten auch dem Sonnenstrahlungsdruck ausgesetzt. Dies kann dazu führen, dass die Exzentrizität zunimmt, was die tägliche Ost-West-Drift erhöht und somit die Zeit verkürzt, bevor ein Ost-West-Manöver erforderlich ist. Daher wird die Exzentrizitätskorrektur, die Reduzierung der Exzentrizität und die kreisförmigere Gestaltung der Umlaufbahn normalerweise gleichzeitig mit den Ost-West-Manövern selbst durchgeführt.
Kollisionsvermeidung
Es gibt auch internationale Richtlinien zur Trümmerminderung, die darauf hindeuten, dass die Einsatzzone für GEO in der Höhe 42164,5 +- 50 km beträgt und dass der Rest des Weges bis zu +-200 km ein "Manöverkorridor" für Satelliten ist, die einen Positionswechsel durchlaufen. Dies ist nicht obligatorisch, wird aber meiner Meinung nach von einem großen Teil der Betreiber befolgt.
Fußnoten (EDIT reagiert auf Kommentare)
Mit "im Wesentlichen in einer geneigten Umlaufbahn" beziehe ich mich nur auf die nicht unbedingt praktische Möglichkeit, mit einem gewissen kontinuierlichen Schub oder Sonnenstrahlungsdruck zu arbeiten, um eine nicht-keplersche Umlaufbahn zu erreichen. Mir ist kein Satellit bekannt, der dies tut, obwohl Vorschläge für einen "Statite" in diesem Gebiet liegen könnten.
Mit "nicht genau kugelförmig" beziehe ich mich eher auf die dreiachsige Form der Erde als auf ihre Abflachung. Ersteres bezieht sich auf die Landmassenmerkmale, die wir Kontinente nennen, und letzteres bezieht sich auf eine leichte Abflachung an den Polen. Die Triaxialität verursacht Beschleunigungen im Längengrad Ost oder West je nach Längengrad relativ zu zwei stabilen Längengraden. Es gibt auch zwei entsprechende instabile Längengrade. An diesen vier Punkten ist die Beschleunigung und damit die Ost-West-Stationshaltung am geringsten.
äh