Güneş eşzamanlı yörünge

Güneş eşzamanlı yörünge, uydunun Dünya üzerinde belirli bir enlemin üzerinden her geçişinde aynı yerel güneş saatinde geçtiği, kutba yakın ve hafif ters yönlü bir alçak yörüngedir. Böylece her görüntüde Güneş yaklaşık aynı açıyla aydınlatır.

Nasıl işler?

Dünya tam küre değildir; ekvatorda şişkindir. Bu şişkinlik, yörüngedeki bir uyduya hafif bir ek çekim uygular ve yörünge düzlemini yavaş yavaş döndürür (düğüm çizgisi devinimi). Eğim ve yükseklik uygun seçilirse bu dönme, Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketine tam uyar: yılda 360 derece, yani günde yaklaşık 0,9856 derece. Yörünge düzlemi böylece Güneş'e göre sabit bir açıda kalır.

Bunun için yörüngenin Dünya'nın dönüşüne ters yönde, yani 90 dereceden büyük bir eğimde olması gerekir. Tipik yüksekliklerde (600-800 km) gereken eğim yaklaşık 97,8°-98,6° arasındadır. Yükseklik arttıkça eğim de büyür. Bu yüksekliklerde yörünge periyodu yaklaşık 100 dakikadır, uydu günde 14-15 tur atar.

Sonuç olarak uydu, örneğin her gün saat 10:30 yerel saatte ekvatoru geçer. Aynı yerin görüntüleri hep benzer gölge ve ışık koşullarında çekilir. Bu da mevsimler arası değişimi karşılaştırmayı kolaylaştırır; çünkü fark ışıktan değil, yeryüzünden gelir.

Bir de gün doğumu-gün batımı (şafak-alacakaranlık) yörüngesi vardır. Uydu sürekli sınırda kalarak güneş panellerini neredeyse kesintisiz aydınlatır.

Örnekler

• Landsat serisi 1972'den beri Dünya'yı gözlemler. Landsat 8 yaklaşık 705 kilometrede, 98,2° eğimde döner ve sabahları yaklaşık saat 10:00 civarında geçer; Landsat 9 Eylül 2021'de katıldı.
• Avrupa'nın Sentinel-2 uyduları yaklaşık 786 kilometrede, yerel saat 10:30'da bitki örtüsünü izler.
• NASA'nın Terra uydusu da 10:30'da ekvatoru iner yönde geçer.
• Hava ve iklim uyduları, kutup bölgelerini her gün aynı koşullarda ölçmek için bu yörüngeyi kullanır.
• Keşif ve haritalama uyduları, gölge boylarını karşılaştırabilmek için bu yörüngeyi tercih eder.

Neden önemli?

Sabit ışıklandırma, ormanlardaki kayıp, buzul çekilmesi, kentleşme, tarımsal rekolte ve afet hasarı gibi değişimleri yıllarca güvenilir biçimde izlemeye imkân tanır. Dünya gözlem uydularının büyük bölümü bu yörüngededir. Çok düşük yüksekliklerde ise atmosfer sürtünmesi yüzünden uydunun yörüngesi bozulur; bu yüzden zaman zaman küçük itkilerle düzeltilir.

Tarihçe

Bu yörüngenin kullanımı 20. yüzyılın ikinci yarısında yaygınlaştı. İlk Landsat uydusu (başta ERTS-1 adıyla) 1972'de fırlatılarak yöntemi dünya ölçeğinde uyguladı. Bugün bu yörünge, uzaktan algılamanın standardıdır.

Tasarım ödünleri

Güneş eşzamanlı yörüngenin bir bedeli vardır. Yüksek eğim, fırlatma için gereken enerjiyi artırır; çünkü Dünya'nın doğuya dönüşünden yararlanılamaz, hatta bir miktar karşı çıkılır. Fırlatma alanları da bu yörünge için uygun konumda olmalıdır; bu yüzden Kaliforniya'daki Vandenberg veya Hindistan'daki Sriharikota gibi alanlar, güney yönüne güvenle fırlatma yapabildikleri için tercih edilir. Yörünge zamanla sürtünme ve Ay-Güneş çekimleri yüzünden değişir. Yerel geçiş saatini korumak için uydu, ömrü boyunca periyodik olarak küçük yörünge düzeltmeleri yapar. Bu yörüngede uydu, kış ve yaz aylarında bile aynı saatte aynı gölge uzunluklarını görür; böylece bitki örtüsündeki mevsimsel değişim, ışık farkıyla karışmadan doğrudan karşılaştırılabilir hâle gelir.

İlgili terimler

• Yörünge eğimi
• Alçak Dünya yörüngesi
• Uzaktan algılama
• Landsat
• Kutup yörüngesi