Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đaọ Trái Đất tầm cao, tại đấy tốc độ của vệ tinh quanh Trái Đất có thể bắt kịp tốc độ tự quay của Trái Đất. Nằm ở độ cao 35 786 kilomet trên đường xích đạo, đây là vị trí lý tưởng để phục vụ việc dự báo thời tiết, thông tin liên lạc và giám sát mặt đất.

Vệ tinh quay quanh Trái Đất theo một trong 3 loại quỹ đạo cơ bản được định nghĩa theo độ cao tính từ mặt đất: quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, quỹ đạo Trái Đất tầm trung, hay quỹ đạo Trái Đất tầm cao. Vệ tinh có quỹ đạo càng cao thì tốc độ di chuyển càng thấp. Điều này là do trọng lực của Trái Đất tác dụng lực kéo mạnh hơn lên những vệ tinh gần mặt đất so với những vệ tinh ở xa.

Vệ tinh trên quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, chẳng hạn như Trạm Vũ trụ Quốc tế ISS, nằm ở độ cao khoảng 400 km so với mặt đất, sẽ di chuyển so với mặt đất để thấy được các vùng khác nhau tại các giờ khác nhau. Còn những vệ tinh trên quỹ đạo Trái Đất tầm trung (nằm ở khoảng 2.000 đên 35.780 km) thì di chuyển chậm hơn, cho phép nghiên cứu chi tiết hơn về các vùng trên Trái Đất. Tại quỹ đạo địa tĩnh (thuộc quỹ đạo Trái Đất tầm cao), chu kỳ quay của vệ tinh quanh Trái Đất chính xác 24 giờ, và vì thế vệ tinh dường như giữ nguyên vị trí theo kinh độ, nhưng quỹ đạo của nó có thể bị nghiêng khoảng vài độ về hướng Bắc hay hướng Nam.

Lợi ích

Một vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh có thế thấy cùng một khu vực trên mặt đất trong hầu hết thời gian. Đối với việc quan sát Trái Đất, điều này cho phép vệ tinh có thể quan sát được sự thay đổi của một vùng qua khoảng thời gian hàng tháng hay hàng năm. Trở ngại ở đây là sự hạn chế của vệ tinh khi chỉ quan sát được một phần nhỏ của mặt đất, nếu có thảm hoạ xảy ra ở đâu đó, thì vệ tinh không thể di chuyển đến đó vì vấn đề nhiên liệu.

Nhưng đây là lợi thế cho lĩnh vực quân sự. Chẳng hạn khi các nhà chức trách Hoa Kỳ quan tâm về những hoạt động tại một khu vực nào đó trên thê giới, hay họ muốn thấy tình hình quân sự tại khu vực nào đấy, thì vệ tinh địa tĩnh có thể chụp những bức ảnh cố định hay giám sát trên một vùng nhất định. Vệ tinh SATCOM 5 của Mỹ phóng vào năm 2013 là một ví dụ điển hình cho mục đích giám sát của loại vệ tinh này. Kết hợp với 4 vệ tinh SATCOM khác, để tạo ra một hệ thống thông tin liên lạc quân sự cung cấp phạm vi bao phủ hầu như trên toàn thế giới. Những mạng lưới vệ tinh như thế này có thể phục vụ cho quân sự, tàu thuyền, máy bay không người lái hay các quan chức chính phủ và cũng dùng để phục vụ việc thông tin liên lạc cho các tổ chức hay nhân viên chính phủ.

Thông tin liên lạc cũng là một lợi ích khác của quỹ đạo địa tĩnh. Một số lượng lớn các công ty chuyên cung cấp đường truyền điện thoại, internet, tivi và các thiết bị khác qua vệ tinh địa tĩnh. Bởi vì vệ tinh giữ cố định trên một khu vực, nên việc liên lạc đến vị trí đó có thể duy trì rất lâu vì khả năng kết nối của vệ tinh đên khu vực đó luôn ổn định.

Sự cạnh tranh quỹ đạo

Theo ghi nhân của công ty Satellite Signals, hiện nay có khoảng 402 vệ tinh di chuyển trên quỹ đạo địa tĩnh. Quỹ đạo địa tĩnh được ví như cái “nhẫn” của Trái Đất mà có sức chứa lên tới 1800 vệ tinh cùng một lúc, theo một phân tích của Lawrence Roberts, công bốtrên Berkeley Technology Law Review. Tuy vậy, vẫn còn nhiều hạn chế trong lĩnh vực công nghệ vũ trụ.

Đặc biệt là vệ tinh phải duy trì được một diện tích ổn định trên quỹ đạo, không được xê dịch quá xa vị trí được ấn định của chúng, nếu không thì chúng có thể gây ra đe dọa với các vệ tinh khác. Hiệp hội Thông tin Liên lạc Quốc tế sẽ quy định vị trí trên quỹ đạo địa tĩnh và hòa giải các tranh chấp giữa các nước về vị trí trên quỹ đạo.

Tương tự như thế, việc di chuyển các vệ tinh hư hỏng lên quỹ đạo “bãi tha ma” là cần thiết trước khi chúng cạn kiệt nguồn nhiên liệu, và để dọn đường cho các vệ tinh thế hệ tiếp theo.

Và các vệ tinh phải được đặt cách nhau đủ xa để tín hiệu thông tin liên lạc của chúng không bị giao thoa làm nhiễu sóng của nhau, cụ thể là phải đặt chúng cách nhau khoảng 1 đến 3 độ. Với sự cải thiện của công nghệ, việc gói gọn nhiều vệ tinh vào một khoảng nhỏ là điều hoàn toàn có thế

Nguồn: Space.com 

Thành viên Hội thiên văn học Quy Nhơn - QNAC; Sinh viên cử nhân Vũ trụ và Ứng dụng, khoa Vũ trụ và Hàng không, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (2014-2017); thực tập sinh tại Phòng thí nghiệm APC Paris (2017)