รูปแบบของวงโคจรดาวเทียม

วงโคจรค้างฟ้า (Geosynchronous Orbits)

ดาวเทียมที่มีวงโคจรค้างฟ้าจะปรากฏอยู่ที่ตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้าเสมอ เมื่อผู้สังเกตการณ์อยู่บนพื้นโลกซึ่งวงโคจรดังกล่าวจะมีเงื่อนไขการโคจร ดังนี้ 1. ดาวเทียมเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก 2. วงโคจรต้องเป็นวงกลม 3. วงโคจรมีค่า Inclination = 0 ซึ่งจากกฎข้อที่สามของเคปเปลอร์ เมื่อกำหนดให้คาบเวลาการโคจรของดาวเทียมเท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที 4 วินาที (Mean Solar Time) ดาวเทียมจะต้องโคจรอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางของโลกเท่ากับ 42,164 กิโลเมตร เมื่อหักออกด้วยรัศมีของโลกที่แนวเส้นศูนย์สูตร ซึ่งเท่ากับ 6,378 กิโลเมตร จะได้ว่าดาวเทียมที่มีวงโคจรค้างฟ้าจะอยู่ห่างจากผิวโลก 42,164 – 6,378 = 35,786 กิโลเมตร วงโคจรค้างฟ้ามีประโยชน์มากสำหรับดาวเทียมที่ใช้ในการสื่อสาร เพราะสามารถใช้งานได้ตลอดเวลา และผู้ใช้สามารถตั้งสายอากาศไปยังตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้าได้ตลอดเวลา แต่เนื่องจากวงโคจรนี้มีอยู่อย่างจำกัดจึงทำให้ผู้ที่ต้องการใช้งานต้องใช้ เวลาในการจองตำแหน่งวงโคจรเป็นเวลานาน

วงโคจรแบบวงกลม (Circular Orbits)

Circular Orbits (วงโคจรแบบวงกลม) ดาวเทียมจะมีวงโคจรเป็นวงกลมรอบโลก สามารถแบ่งย่อยออกได้ดังนี้ 1. Polar Orbit คือวงโคจรที่ดาวเทียมโคจรผ่านขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ 2. Inclined Orbit คือ วงโคจรของดาวเทียมที่ทำมุมกับระนาบของเส้นศูนย์สูตร วงโคจรที่ทำมุมกับระนาบเส้น ศูนย์สูตรระหว่าง 0 ถึง 90 องศา เรียกว่า prograde orbit วงโคจรที่ทำมุมกับระนาบเส้นศูนย์สูตรระหว่าง 90 ถึง 180 องศา เรียกว่า retrograde orbit 3. Sun Synchronous คือ วงโคจรของดาวเทียมที่ผ่านใกล้ขั้วโลก มีลักษณะพิเศษคือจะเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งเดิมบนพื้นโลกในเวลาที่ใกล้เคียง กันในแต่ละวัน เนื่องจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบหนึ่งรอบในเวลาหนึ่งปี เพื่อให้ ดาวเทียมเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งเดิมบนพื้นโลกในเวลาใกล้เคียงกัน ระนาบวงโคจรของดาวเทียมจึงต้องหมุนรอบแกนขั้วโลกเป็นมุม 360 องศาในเวลาหนึ่งปีหรือ Orbital plane precession rate = 360 องศา/365.25 วัน = 0.986 องศา/วัน ซึ่งทำให้ค่ามุม inclinationของวงโคจรมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความสูงของดาวเทียมอย่างเหมาะ สมจึงจะเกิดลักษณะการโคจรดังกล่าว 4. Dawn to Dusk คือ วงโคจรแบบ Sun Synchronous ที่มีลักษณะพิเศษคือ ดาวเทียมจะโคจรอยู่เหนือเส้นแบ่งกลางวันและกลางคืน (Twilight Line) ดาวเทียมที่มีวงโคจรแบบวงกลมและเป็น LEO จะโคจรอยู่ห่างจากผิวโลกไม่เกิน 1,000 กิโลเมตร ทำให้สามารถถ่ายภาพพื้นผิวโลกด้วยความละเอียดสูง การติดต่อสื่อสารกับดาวเทียมประเภทนี้จะใช้อุปกรณ์สายอากาศขนาดเล็กและ เครื่องส่งวิทยุที่มีกำลังส่งต่ำจึงสะดวกที่จะผลิตอุปกรณ์สื่อสารที่มีขนาด เล็กซึ่งสะดวกในการใช้งาน แต่มีข้อเสียคือดาวเทียมประเภทนี้จะมี footprint หรือพื้นที่ที่สามารถติดต่อสื่อสารได้มีขนาดเล็กและช่วงเวลาที่สามารถใช้งาน ได้ไม่เกิน 15 นาที ในการโคจรผ่านแต่ละครั้ง ซึ่งโดยทั่วไปจะโคจรผ่านเพียงวันละ 2 ครั้ง

วงโคจรแบบวงรี (Elliptical Orbits)

ดาวเทียมจะมีวงโคจรเป็นรูปวงรีรอบโลก โดยมีโลกเป็นจุดศูนย์กลางหลักของวงรี จุดที่ดาวเทียมเข้าใกล้โลกมากที่สุดเรียกว่า perigee จุดที่ดาวเทียมอยู่ห่างจากโลกมากที่สุดเรียกว่า apogee วงโคจรแบบวงรีที่มีชื่อเสียงแบบหนึ่งคือ Molniya ซึ่งจะโคจรเป็นรูปวงรีโดยมี apogee ทำมุม inclined กับพื้นที่เป้าหมายที่ต้องการใช้งานดาวเทียม ทำให้สามารถใช้งานได้ถึง 8 -16 ชั่วโมงในแต่ละวัน ข้อเสียของวงโคจรแบบ Molniya คือจะเคลื่อนที่ผ่าน Van Allen Radiation Belts เป็นจำนวน 2 ครั้งในแต่ละวงโคจร ซึ่งทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรืออุปกรณ์สื่อสารมีโอกาสเสียหายได้สูง แหล่งที่มาของข้อมูล/ภาพ http://www.space.mict.go.th/knowledge.php?id=orbitconc