Yerdurağan yörünge

Yerdurağan yörünge, Yer'in ekvator düzleminde yer alan ve yüzeyden yaklaşık 35.786 kilometre yükseklikte bulunan dairesel yörüngedir. Bu yörüngedeki bir uydu, Yer'in kendi ekseni etrafındaki dönüşüyle aynı sürede tur attığı için yerden bakıldığında gökyüzünde hep aynı noktada asılı görünür.

Nasıl işler?

Bir uydunun yörünge süresi, Yer'in merkezine olan uzaklığına bağlıdır: uzaklaştıkça yörünge yavaşlar ve tur süresi uzar. Yer'in merkezinden yaklaşık 42.164 km uzaklıkta tur süresi tam olarak bir yıldız günü, yani yaklaşık 23 saat 56 dakika 4 saniye eder. Bu uzaklık, yüzeyden ölçüldüğünde 35.786 km'ye karşılık gelir. Uydu bu mesafede saniyede yaklaşık 3,07 km hızla gider; alçak yörüngedeki bir uydudan çok daha yavaştır, ama yüzeydeki bir noktanın dönüş hızıyla uyum içindedir.

Sabit görünmek için iki koşul birlikte gerekir. Birincisi, yörüngenin ekvator düzleminde olması; eğik bir yörünge uyduyu gökyüzünde sekiz rakamı çizdirir. İkincisi, yörüngenin dairesel olması; uzayan bir elips uyduyu doğu-batı yönünde ileri geri oynatır. Uzayda Ay ve Güneş'in çekimi ile Yer'in tam küre olmaması uyduyu zamanla yerinden oynattığı için, uydular küçük itici motorlarla düzenli olarak "konum tutma" manevrası yapar. Yakıt bitince uydu, birkaç yüz km daha yüksekteki bir "mezarlık yörüngesine" çıkarılarak yolu açılır.

Pratik avantaj çok büyüktür: yer istasyonundaki çanak anten bir kez uyduya doğrultulur ve bir daha oynatılmaz. Bedeli ise mesafedir. Sinyal uyduya gidip dönene kadar yaklaşık çeyrek saniye geçer; telefon görüşmelerinde bu gecikme fark edilir. Kutup bölgeleri de bu yörüngenin uydularını ufkun çok alçağında ya da hiç göremez.

Yörüngenin ilginç bir yan sonucu, yılda iki kez, ekinoks dönemlerinde yaşanan güneş tutulmasına benzer kesintilerdir: uydu Yer'in gölgesine girdiğinde panelleri elektrik üretmez ve pille çalışır. Ayrıca Güneş uydu ile yer anteninin arkasına geçtiğinde Güneş'in radyo gürültüsü sinyali bozar. Bu geçici sorunlara karşı mühendisler önceden planlama yapar.

Örnekler

Televizyon yayın uyduları, hava durumu gözlem uyduları ve haberleşme uydularının çoğu bu yörüngededir. Avrupa'nın Meteosat, ABD'nin GOES serisi, Japonya'nın Himawari uyduları ekvator çizgisi üzerinde bu yükseklikte hava durumunu sürekli izler. Türkiye'nin Türksat uyduları da yerdurağan yörüngede yer alır ve ülkeye yayın ve veri hizmeti verir. Yörüngenin tamamı ekvator üzerindeki ince bir halkadır; bu yüzden uyduların aralarındaki boşluk (yani "park yeri") sınırlıdır ve konumlar uluslararası kuruluşlar tarafından tahsis edilir.

Tarihçe

Fikri 1945'te İngiliz yazar ve mühendis Arthur C. Clarke, Wireless World dergisinde yayımladığı makalede ortaya attı: üç uydu bütün Yer'i kapsayan bir haberleşme ağı kurabilirdi. Bu yüzden yörüngeye bazen "Clarke yörüngesi" denir. İlk uygulamalar 1960'larda geldi. Syncom 2 (1963) eğimli bir yer eşzamanlı yörüngeye girdi; Syncom 3 ise 1964'te gerçekten ekvator düzleminde sabit kalan ilk uydu oldu. Aynı yıl yapılan Tokyo Olimpiyatları'nın görüntüleri onun üzerinden yayımlandı.

Neden önemli?

Bugün küresel televizyon yayını, denizcilik ve havacılık haberleşmesi, erken uyarı ve hava tahmininin önemli bir kısmı yerdurağan yörüngeye dayanır. Bir uyduyu oraya yerleştirmek için önce alçak bir yörünge, ardından elips biçimli bir transfer yörüngesi kullanılır; son adımda apogede yapılan bir motor ateşlemesi yörüngeyi daireselleştirir ve eğimi sıfırlar. Bu yüzden yerdurağan yörüngeye çıkış, alçak yörüngeye çıkıştan çok daha fazla enerji ister.

İlgili terimler

• Yer eşzamanlı yörünge
• Transfer yörüngesi
• Apogee
• Uydu konum tutma
• Mezarlık yörüngesi