بیگ بنگ: مدار زمین-آهنگ (ژئوسنکرون) یک مدار بلند پیرامون زمین است که به ماهواره ها اجازه می دهد خود را با چرخش زمین همگام و هماهنگ کنند. یکی از مدارهای زمین‌آهنگ که در بلندای ۳۵۷۸۶ کیلومتری درست بالای استوای زمین جای دارد، با نام “زمین‌ ثابت” شناخته می شود.

این مدار جایگاهی ارزشمند برای دیدبانی آب و هوا، مخابرات و ارتباطات است. به نوشته ی سایت رصدخانه ی زمین ناسا: «از آن جایی که در یک مدار زمین‌آهنگ، ماهواره ها با همان سرعت چرخش زمین حرکت می کنند، چنین به نظر می رسد که ماهواره بر فراز یک طول جغرافیایی ثابت جای گرفته است، هر چند که گاهی ممکن است به سوی شمال یا جنوب رانده شود.» ماهواره ها برای گردش در سه گونه مدار اصلی ساخته می شوند که بر پایه ی فاصله از زمین تعریف شده: مدار پایین زمین (یا نزدیک زمین)، مدار میانی زمین، و مدار بلند زمین. هر چه ماهواره ای بالاتر از سطح زمین (یا هر جرم دیگری) باشد، کُندتر حرکت خواهد کرد. این به دلیل اثر گرانش زمین است که بر ماهواره های نزدیک تر به مرکزش، نیروی کشش بیشتری وارد می کند تا ماهواره هایی که دورتر از مرکزش هستند.

بنابراین یک ماهواره در مدار پایین زمین -مانند ایستگاه فضایی بین المللی که حدود ۴۰۰ کیلومتر بالای سطح زمین است- هر ۹۰ دقیقه یک بار به گرد زمین می چرخد و در هر زمان از روز، چشم اندازهای گوناگونی از زمین را می بیند. ماهواره هایی که در مدار میانی زمینند (از ۲۰۰۰ تا ۳۵۷۸۰ کیلومتر)، گردش آهسته تری دارند و بدین ترتیب می توانند جزییات بیشتری را در هر منطقه ی زمین ببینند. ولی در مدار زمین‌آهنگ، دوره ی مداری ماهواره ی با زمان گردش زمین، یعنی حدود ۲۴ ساعت، هماهنگ است و چنین به نظر می رسد که ماهواره ثابت بر فراز یک نقطه ی زمین ایستاده. البته بهتر است بگوییم بر فراز یک طول جغرافیایی، زیرا مدارش ممکن است چند درجه به سوی شمال یا جنوب بلغزد.

سود و زیان این مدار

یک ماهواره در مدار زمین‌آهنگ می تواند تقریبا همیشه یک نقطه از سیاره را ببیند. این برای دیدبانی زمین به دانشمندان امکان می دهد که میزان دگرگونی های یک ناحیه را در گذر ماه ها یا سال ها ببینند. ایراد این مدار هم اینست که ماهواره محدود به بخش کوچکی از زمین می شود؛ برای نمونه اگر یک فاجعه ی طبیعی در جای دیگری رخ دهد، ماهواره نمی تواند به سراغ آن برود زیرا برای این جابجایی نیاز به سوخت خواهد داشت.

این مدار برای امور نظامی بسیار سودمند است. برای نمونه، آمریکا نگران فعالیت هایی در جاهای ویژه ای از جهان است -یا می خواهد کارکرد نیروهای خود را ببیند- و یک مدار زمین‌آهنگ می تواند به گونه ای همیشگی از یک ناحیه ی ویژه تصویر بردارد و چیزهای دیگر را زیر نظر بگیرد. یک نمونه از این ماهواره ها، ماهواره ی “پهن باند سراسری ستکام ۵” (یا WGS 5) است که در سال ۲۰۱۳ به فضا پرتاب شد و با پیوستن به “ناوگانی” از چهار ماهواره ی WGS دیگر، بر گستره ی ارتباط های نظامی افزود.

پنج ماهواره ی WGS با هم به گونه ی مجازی سرتاسر سیاره ی زمین را می پوشانند. این ناوگان برای نیروهای نظامی، کشتی ها، پهبادها و رهبران غیرنظامی کارایی دارد و قرار است در آینده ارتباطات کارکنان روی زمین را نیز فراهم سازد. مخابرات شهروندان نیز از مدار زمین‌آهنگ بهرمند می شود. شرکت های بسیاری هست که از ماهواره هایی در آن مدار به ارایه ی سرویس های تلفن، اینترنت، تلویزیون، و … می پردازند. از آن جایی که ماهواره همیشه بر فراز یک نقطه از زمین شناور است، ارتباطات در آن ناحیه هم تا زمانی اعتمادپذیر خواهد بود که ماهواره به خوبی به جایی که می خواهید با آن تماس بگیرید در ارتباط باشد.

رقابت مداری

بر پایه ی سیگنال های ماهواره ای، ۴۰۲ ماهواره در مدار زمین‌آهنگ وجود دارد. بر پایه ی یک بررسی که توسط لاورنس رابرتز انجام گرفت و در Berkeley Technology Law Review منتشر شد، بر روی هم، ۱۸۰۰ ماهواره را می توان در “حلقه” ی مدار زمین‌آهنگ جای داد. هر چند، محدودیت ها و تنگناهای فضایی و فناوری آشکاری در این مورد وجود دارد. یکی از این تنگناهای ویژه آنست که ماهواره ها باید در یک ناحیه ی بسیار محدود باقی بمانند و چندان از “شکاف” یا “بازه”ی مداری‌ای که بر فراز زمین به آن ها داده شده دورتر نروند، وگرنه ممکن است ماهواره های دیگر را با خطر روبرو سازند. اتحادیه ی بین المللی مخابرات بازه هایی را برای مدارهای زمین‌آهنگ تعیین کرده و به ستیز میان کشورها بر سر این بازه ها رسیدگی می کند.

به همین روند، پیش بینی ها و تمرین های خوبی برای این در نظر گرفته شده که ماهواره های نیمه-مرده را پیش از پایان یافتن سوختشان، به مدار “گورستان” بالای مدار زمین‌آهنگ برده و راه را برای نسل بعدی ماهواره ها باز کنند. ماهواره ها همچنین باید به اندازه ای از یکدیگر دور باشند که ارتباطاتشان با یکدیگر تداخل پیدا نکند. بنابراین جدایی آن ها باید دستکم ۱ تا ۳ درجه باشد. با پیشرفت فناوری این امکان نیز وجود خواهد آمد که شمار بیشتری ماهواره را در نقطه ی کوچک تری جای دهیم.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: space ، برگردان: ۱star-7skies