Astronomia: L’orbita geostazionaria

Nello spazio prossimo alla Terra ci sono ormai centinaia di satelliti che svolgono i più disparati compiti: dalla sorveglianza militare alla comunicazione, dalla prevenzione dei disastri ambientali ai rilevamenti meteorologici.  Una vera e propria nuvola di in perenne rivoluzione attorno al nostro pianeta.

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orbita geostazionarria – affollata

Esattamente come accade ai pianeti attorno al Sole o alle lune attorno ai loro pianeti, il tempo impiegato da questi satelliti per completare una rivoluzione attorno al pianeta è direttamente proporzionale alla distanza alla quale orbitano.
Tra tutte le orbite possibili però ce n’è una che, per essere percorsa interamente, necessita di un tempo identico a quello impiegato dalla Terra per compiere una rotazione sul proprio asse. In altre parole, il satellite posto su questa orbita fa il giro della Terra e ritorna al punto di partenza in un tempo identico a quello impiegato dal nostro pianeta.  Se il satellite si trovasse più vicino alla Terra impiegherebbe un tempo minore, se si trovasse più lontano impiegherebbe un tempo maggiore.

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Terra osservata daal’orbita geostazionaria
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Satelliti geostazionari rimangono fermi rispetto alla rotazione della volta

Tecnicamente quindi il tempo di rivoluzione del satellite è identico al periodo di rotazione della Terra ed equivale ad  un giorno siderale. Il giorno siderale dura leggermente meno di 24 ore, esattamente 23 ore 56 minuti 4,09 secondi.
Tale orbita è definita geostazionaria proprio perchè, per un osservatore posto sulla superficie terrestre, il satellite  apparirebbe fisso nel cielo. Ciò avviene perchè l’oggetto si muove con la stessa velocità angolare della Terra (e quindi dell’osservatore posto sulla sua superficie).
L’orbita geostazionaria è circolare ed equatoriale, ovvero è una proiezione nello spazio dell’equatore terrestre. A che distanza bisogna posizionare un satellite affinchè sia geostazionario?
Per calcolare tale distanza si ricorre alla terza legge di Keplero, da cui risulta un raggio di 42168 km per tale orbita. Tale satellite si troverà ad orbitare dunque ad una distanza poco superiore a 6 volte e mezza il raggio terrestre, ovvero a poco meno di 36000 km sopra le nostre teste!  (35786 km per l’esattezza)
L’importanza dell’orbita geostazionaria è evidente innanzi tutto per i satelliti per le telecomunicazioni, militari e meteorologici. Oggi però è talmente affollata che per evitare scontri o impedimenti per l’inserimento di nuovi satelliti l’intera orbita è stata suddivisa in segmenti ben precisi ed anche il tempo di permanenza di un qualunque satellite al suo interno è regolamentata in maniera rigida.
Considerando la distanza non trascurabile a cui si trova questa orbita dalla superficie terrestre e la velocità della luce alla quale viaggiano i segnali che impegnano i satelliti geostazionari, tali trasmissioni si trovano a dover gestire un ritardo inevitabile di svariati decimi di secondo tra andata e ritorno. Il ritardo sarà minimo se il satellite si troverà sullo stesso meridiano dell’antenna (che a sua volta si troverà sull’equatore), o crescerà progressivamente con l’aumentare dello spostamento dal meridiano del satellite e l’aumento di latitudine da parte dell’antenna sulla superficie terrestre.
Alcuni Paesi posti sull’equatore come Brasile, Congo, Uganda, Repubblica Democratica del Congo e Colombia rivendicarono la loro sovranità sull’orbita geostazionaria nella Dichiarazione di Bogotà (1976), mai ratificata dagli altri stati.
Di tanto in tanto la posizione di questi satelliti va corretta a causa della pressione prodotta dal vento solare che tende a spostarli su orbite più alte o più basse di quella geostazionaria.
Solo 24 uomini hanno raggiunto (e superato) quest’orbita: si tratta degli equipaggi delle missioni Apollo che hanno raggiunto la Luna.
Oggi sono presenti in quest’orbita decine e decine di satelliti geostazionari, in gran parte attivi.

Stefano Tosi

Stefano Tosi –  Nato a Milano nel 1988, ha studiato Astronomia presso l’Università di Bologna. Astrofilo ed appassionato di pianeti extrasolari da sempre, unisce all’osservazione ed alla fotografia dell’Universo col suo telescopio l’interesse per la Storia. Membro del Circolo Astrofili di Trezzano sul Naviglio (MI), scrive articoli, tiene conferenze, un blog ed ha pubblicato un libro sulla storia di Milano e del suo quartiere “Da Milano alla Barona. Storia, luoghi e persone di questa terra” (2012). Seguito da “Le lune del sistema solare” (2014), “La Terra vista dallo spazio” (2014), “Animali e piante nello spazio” (2015), “Misurare l’Universo” (2015). http://www.stefanotosi.net || http://www.lulu.com/spotlight/StefanoTosi

 

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