Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

50 KAPITEL 2. SATELLITENBAHNEN
Abbildung 2.21: Geosynchrones
Orbit mit einer Inklination
von 60 ◦ [134]
eines Längengrades über den durch die Inklination definierten Bereich bewirken würde. Abbildung
2.21 zeigt ein Beispiel für ein derartiges geosynchrones Orbit mit einer Inklination
von 60 ◦ .
Verständnisfrage 8 Warum steht der Satellit nicht fest über einem Längenkreis sondern
hat als Bodenspur die Lemniskate? Argumentieren Sie anschaulich und versuchen Sie anschließend
formal zu begründen, warum die sich ergebende Kurve eine Lemniskate ist.
§ 157 Geostationäre Bahnen sind per Definition äquatoriale Bahnen, da der Erdmittelpunkt
als Massenmittelpunkt in der Bahnebene liegen muss. Mit von Null verschiedenen Inklinationen
lassen sich zwar auch Orbits erreichen, bei denen die Umlaufzeit 24 Stunden beträgt,
jedoch oszilliert der Satellit dann entlang eines Längenkreises um den Äquator, wie oben
diskutiert. Für viele Anwendungen können die Nachteile dieses Orbits durch die Vorteile
beim Start aufgewogen werden: jeder Satellit, der von einem Startplatz in einem gewissen
Abstand vom Äquator gestartet wird, hat mindestens die Inklination, die der geographischen
Breite seines Startorts entspricht. In höherer Breite gestartete Satelliten können daher nur
über energieaufwendige Manöver in äquatoriale Bahnen gebracht werden – was das Mitführen
von Treibstoff und entsprechend leistungsfähigen Antriebsaggregaten erfordert und damit zu
Lasten der transportierbaren Nutzlast geht. Außerdem kann man versuchen, der Lemniskate
ein sinnvolles Timing zu geben, z.B. für den auf Europa fixierten MeteoSat mit einem Tagteil
des orbits über der Nordhemisphäre und einem Nachtteil über der Südhemisphäre.
§ 158 Auf Grund ihrer geographischen Lage konnte die UdSSR/FSU mit Startplätzen oberhalb
von 30 N kein System geostationärer Kommunikationssatelliten aufbauen. Stattdessen
wurde ein System von Kommunikationssatelliten in hochgradig elliptischen Bahnen betrieben.
Diese Molniya-Satelliten (Molniya = Blitz, [369, 550]) haben ein Perigäum bei ca. 400 km, ein
Apogäum bei ca. 40 000 km und eine Inklination von 65 ◦ . Damit ergibt sich eine Umlaufzeit
von ca. 12 Stunden. Da das Apogäum über dem Nordpol gewählt wurde, vgl. rechter Teil von
Abb. 2.19, halten sich die Satelliten während ca. 2/3 ihrer Umlaufzeit im Empfangsbereich
einer Bodenstation der FSU auf und bewegen sich zugleich nur relativ langsam entlang ihrer
Bahn – eine Animation ist unter [393] zu finden, die Bodenspur ist z.B. in [737] gegeben. Eine
vollständige Überdeckung wird durch die Verwendung jeweils eines Satellitenpaares erreicht,
wobei der zweite Satellit in einem um 90 ◦ versetzten Orbit fliegt.
Verständnisfrage 9 Ist ein Versatz um 90 ◦ sinnvoll? Warum nicht ein um 180 ◦ versetztes
Orbit? Und hat die Gradangabe überhaupt eine Bedeutung?
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode