Karakteristik, klasifikasi, dan aplikasi kemiringan orbit satelit

Orbit satelit adalah jalur yang dilalui satelit buatan Bumi saat mengorbit Bumi di ruang angkasa. Orbit terletak pada bidang datar dan berbentuk elips, dengan panjang terbesar di apogee dan terkecil di perigee. Menurut hukum fisika, seiring bertambahnya jarak dari Bumi, kecepatan satelit dalam orbitnya akan berkurang.

Enam elemen orbit (elemen) dari orbit satelit meliputi inklinasi (i), asensi kanan simpul naik (Ω), dan argumen perigee (w), yang menentukan posisi orbit; eksentrisitas (e), panjang sumbu semi-mayor (a), dan waktu perigee (τ), yang menentukan bentuk orbit. Berdasarkan keenam elemen ini, posisi satelit di ruang angkasa pada waktu tertentu dapat ditentukan.

Kemiringan orbit satelit

Di antara elemen-elemen orbit satelit, sudut antara bidang orbit satelit dan bidang ekuator Bumi disebut inklinasi orbit. Inklinasi orbit dihitung secara spesifik dengan memutar satelit berlawanan arah jarum jam dari bidang ekuator ke bidang orbit selama fase pendakiannya. Ini adalah parameter penting untuk menentukan posisi spasial satelit. Berdasarkan besarnya inklinasi orbit satelit, beberapa orbit satelit umum dapat dibedakan.

Orbit geostasioner:Sudut kemiringan 0 derajat

Orbit geostasioner adalah orbit geosinkron melingkar dengan inklinasi 0 derajat. Orbit ini termasuk dalam kategori yang sama dengan orbit geosinkron, sebuah karakteristik unik yang membedakannya. Bidang orbit geostasioner bertepatan dengan bidang ekuator Bumi, memastikan satelit selalu terbang di atas ekuator.

Orbit geostasioner memiliki ketinggian 35.786 kilometer di atas permukaan Bumi, dengan satelit mengorbit dengan kecepatan 3,07 kilometer per detik. Satu satelit dapat mencakup sekitar 40% permukaan Bumi. Satelit meteorologi, satelit komunikasi, dan satelit penyiaran umumnya menggunakan orbit ini. Selain itu, beberapa satelit dalam Sistem Satelit Navigasi BeiDou negara saya juga menggunakan orbit ini.

Orbit geosinkron:Sudut kemiringan 0-90 derajat

Orbit geosinkron adalah orbit prograde untuk satelit buatan Bumi, dengan periode orbit yang sama dengan periode rotasi Bumi. Terlepas dari inklinasinya, orbit geosinkron tetap sinkron dengan rotasi Bumi. Karena kecepatan sudutnya mengelilingi Bumi sama dengan kecepatan sudut rotasi Bumi, orbit tersebut tampak diam bagi pengamat di darat.

Satelit kelima dari Sistem Satelit Navigasi BeiDou negara saya, yang diluncurkan pada pukul 5:30 pagi tanggal 1 Agustus 2010, berada di orbit geosinkron.

Orbit kutub:Kemiringan 90 derajat

Orbit polar memiliki kemiringan 90 derajat, dengan bidangnya tegak lurus terhadap bidang ekuator Bumi, melintas di atas Kutub Utara dan Selatan. Satelit dalam orbit ini dapat melewati garis lintang apa pun dan Kutub Utara dan Selatan dalam setiap revolusi, membutuhkan waktu sekitar satu setengah jam untuk menyelesaikan satu rotasi penuh. Saat satelit memasuki orbitnya, Bumi berputar di bawahnya.

Satelit kutub dapat mengamati seluruh permukaan Bumi dalam waktu 24 jam, menjadikannya orbit yang paling cocok untuk mengamati seluruh planet. Satelit meteorologi, satelit sumber daya, dan satelit pengintai sering menggunakan orbit ini. Sistem navigasi satelit dekat Bumi (seperti sistem satelit navigasi Angkatan Laut AS) menggunakan orbit kutub untuk menyediakan layanan navigasi global, dan beberapa satelit ilmiah yang mempelajari fisika kutub juga menggunakan orbit kutub.

Orbit sinkron matahari:Kemiringan 98 derajat

Orbit sinkron matahari adalah jenis orbit yang agak khusus, yang secara alami ditentukan oleh bentuk Bumi yang tidak bulat dan distribusi massa yang tidak merata. Orbit sinkron matahari terjadi ketika kecepatan sudut bidang orbit sesuai dengan kecepatan sudut rata-rata revolusi Bumi mengelilingi matahari. Posisi relatif satelit terhadap matahari tetap konstan, dan sudut sinar matahari sama untuk semua wilayah yang dilewati satelit. Satelit melewati suatu titik di Bumi hampir pada waktu yang sama setiap kali. Karena Bumi berputar mengelilingi matahari sekali setahun, untuk mempertahankan sudut tetap pada bidang orbitnya, satelit harus berputar atau mengalami presesi 360 derajat setiap tahun, yang berarti bidang orbit berputar 0,9856 derajat per hari.

Orbit sinkron matahari tipikal memiliki ketinggian sekitar 600-800 kilometer, periode 96-100 menit, dan inklinasi sekitar 98° tergantung pada eksentrisitas, untuk memenuhi persyaratan misi. Memilih orbit sinkron matahari memastikan bahwa satelit melewati area yang ditentukan pada waktu tertentu setiap hari, artinya waktu lokal (waktu matahari rata-rata lokal) sama ketika melewati garis lintang yang sama dan arah yang sama. Inilah mengapa satelit meteorologi dan sumber daya biasanya memilih orbit sinkron matahari.

Orbit semi-sinkron:Sudut kemiringan 0-180 derajat

Periode orbit dari jenis orbit ini sama dengan setengah periode rotasi benda langit pusat yang diorbitnya, dan arah gerak wahana antariksa di orbit sama dengan arah rotasi benda langit pusat tersebut. Untuk Bumi, orbit semi-sinkron adalah orbit Bumi pada ketinggian sedang dengan periode sekitar 12 jam (karena periode rotasi Bumi adalah 23 jam 56 menit 4 detik, periode sebenarnya dari orbit semi-sinkron Bumi sedikit lebih pendek dari 12 jam), dan ketinggian orbit (orbit melingkar) sekitar 20.200 km. Ini menempatkannya dalam kisaran orbit Bumi pada ketinggian sedang, di luar tiga jenis orbit. Eksentrisitas orbit ini mendekati nol, artinya orbit tersebut mendekati lingkaran. Orbit eksentrik mendefinisikan orbit yang memanjang. Semakin dekat eksentrisitas ke nol, semakin dekat orbit tersebut ke lingkaran.

Orbit semi-sinkron adalah orbit satelit GPS yang umum.

Jalur terbalik:Sudut kemiringan 90-180 derajat

Sudut inklinasi lebih besar dari 90 derajat dan kurang dari 180 derajat, di mana arah gerak satelit berlawanan dengan rotasi Bumi, disebut orbit retrograde. Untuk mengirim satelit ke orbit ini, wahana peluncur perlu diluncurkan ke arah barat daya, yang tidak hanya mencegahnya memanfaatkan sebagian kecepatan rotasi Bumi tetapi juga membutuhkan energi tambahan untuk mengatasi rotasi Bumi. Oleh karena itu, kecuali untuk orbit sinkron matahari, jenis orbit ini umumnya tidak digunakan.

Saat ini, dengan perkembangan teknologi, jumlah satelit buatan yang diluncurkan meningkat dari tahun ke tahun. Setiap satelit memiliki orbit spesifiknya sendiri, dan sumber daya orbit non-geostasioner yang umum digunakan juga terbatas. Untuk mencegah tabrakan satelit di ruang angkasa, perlu dilakukan pengelolaan dan alokasi orbit satelit. Untuk tujuan ini, organisasi internasional dan masing-masing negara telah memperkenalkan peraturan pengelolaan sumber daya satelit, yang berfungsi sebagai dasar dan pedoman untuk mengoordinasikan, mengalokasikan, dan menggunakan sumber daya satelit. Mematuhi peraturan ini merupakan prasyarat yang diperlukan untuk pengelolaan sumber daya satelit yang rasional dan teratur.