Orbite géostationnaire

Une orbite géostationnaire (ou Orbite terrestre géostationnaire - GEO) est un type d'orbite géosynchrone située directement au-dessus de l'équateur terrestre (0° de latitude). Comme toutes les orbites géosynchrones, elle a une période (temps pour une orbite) qui est de 24 heures. Cela signifie qu'elle fait le tour de la Terre aussi vite que la Terre tourne, et semble donc toujours rester au-dessus du même point. Une personne qui regarde depuis la Terre voit un satellite en orbite géostationnaire comme ne bougeant pas, à un endroit fixe dans le ciel.

Orbite géostationnaire : pour quelqu'un sur Terre, chaque satellite semble rester à un endroit dans le ciel. En regardant le pôle Nord
Orbite géostationnaire : pour quelqu'un sur Terre, chaque satellite semble rester à un endroit dans le ciel. En regardant le pôle Nord

Orbite géostationnaire : pour un observateur de la Terre en rotation (point vert sur la sphère bleue), les satellites violets et rouges semblent rester au même endroit dans le ciel.
Orbite géostationnaire : pour un observateur de la Terre en rotation (point vert sur la sphère bleue), les satellites violets et rouges semblent rester au même endroit dans le ciel.

Vue latérale de 2 satellites de la Terre
Vue latérale de 2 satellites de la Terre

Une vue de 5 x 6 degrés d'une partie de la ceinture géostationnaire, montrant plusieurs satellites géostationnaires. Ceux qui se trouvent au-dessus de l'équateur forment une ceinture diagonale sur l'image : quelques objets ayant une faible inclinaison par rapport à l'équateur sont visibles au-dessus de cette ligne. Notez que les satellites sont très précis, alors que les étoiles ont créé de petites traînées dues à la rotation de la Terre.
Une vue de 5 x 6 degrés d'une partie de la ceinture géostationnaire, montrant plusieurs satellites géostationnaires. Ceux qui se trouvent au-dessus de l'équateur forment une ceinture diagonale sur l'image : quelques objets ayant une faible inclinaison par rapport à l'équateur sont visibles au-dessus de cette ligne. Notez que les satellites sont très précis, alors que les étoiles ont créé de petites traînées dues à la rotation de la Terre.

Satellites en orbite géostationnaire

Les satellites de communication et les satellites météorologiques utilisent souvent ces orbites, de sorte que les antennes des satellites qui communiquent avec eux n'ont pas à se déplacer pour les suivre. Les antennes terrestres peuvent être pointées en permanence vers une position fixe dans le ciel. C'est moins cher et plus facile que d'avoir une antenne parabolique qui se déplace en permanence pour suivre un satellite. Chacune d'entre elles reste au-dessus de l'équateur à une longitude fixe (distance à l'est ou à l'ouest).

L'idée d'un satellite géosynchrone pour la communication a été publiée pour la première fois en 1928 (mais pas de manière généralisée) par Herman Potočnik. L'idée d'une orbite géostationnaire est d'abord devenue bien connue dans un article de 1945 intitulé "Extra-Terrestrial Relays - Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage ?" de l'auteur de science-fiction britannique Arthur C. Clarke, publié dans le magazine Wireless World. L'orbite, que Clarke a d'abord décrite comme bonne pour les satellites de radiodiffusion et de communication relais, est parfois appelée "orbite de Clarke". La ceinture de Clarke, qui porte le nom de l'auteur, est cette partie de l'espace située au-dessus de la Terre - à environ 35 786 km au-dessus du niveau de la mer, au-dessus de l'équateur, où des orbites quasi géostationnaires peuvent être mises en place. L'orbite de Clarke (autre nom pour une orbite géostationnaire) est d'environ 265 000 km autour.

Détails de l'orbite

Le satellite orbite dans le sens de la rotation de la Terre, produisant une période orbitale égale à la période de rotation de la Terre, appelée jour sidéral (très proche de 24 heures).

L'orbite doit être au-dessus de l'équateur. Comme toutes les orbites sont autour du centre de la Terre, si elle était inclinée au-dessus de l'équateur (de sorte que le satellite se trouve directement au-dessus de New York, par exemple), elle devrait osciller sur une distance égale au pôle sud sur chaque orbite. Il doit passer un temps égal de chaque côté de l'équateur. Ainsi, s'il se trouve directement au-dessus de l'équateur, il ne se déplace ni au nord ni au sud du tout. (Les orbites géosynchrones sont comme les orbites géostationnaires, mais comprennent également celles qui vont au-dessus et au-dessous de l'équateur).

La hauteur de l'orbite est une distance exacte, car la vitesse de l'orbite dépend de la distance qui la sépare du centre de la Terre. Une orbite est un équilibre entre la force centripète et la gravité de la Terre. Les objets plus proches de la Terre ressentent plus de gravité. C'est pourquoi les objets en orbite basse (comme la Station spatiale internationale) gravitent autour de la Terre très rapidement, environ 90 minutes pour chaque orbite. Les objets plus éloignés prennent plus de temps pour chaque orbite. La lune, par exemple, met environ 29 jours pour chaque orbite.

Comme cette orbite est très haute, il faut environ 1/4 de seconde aux ondes radio (et lumineuses) pour monter jusqu'au satellite et revenir sur Terre. Cela signifie qu'une interview diffusée entre la station de télévision et un journaliste distant peut avoir un intervalle d'une demi-seconde (1/4 de seconde pour aller du studio au journaliste, et 1/4 de seconde pour revenir au studio, où le signal est alors envoyé au téléspectateur). Ce décalage d'une demi-seconde peut être remarqué dans de nombreuses émissions d'information.

Lorsque les satellites arrivent en fin de vie, il serait trop coûteux de les ramener jusqu'à la Terre pour qu'ils se consument dans l'atmosphère. Il est beaucoup moins coûteux de les placer un peu plus haut (300 km) sur une orbite "cimetière", où ils resteront essentiellement pour toujours.

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