مدار زمین ایستا

مدار زمین ایستا[ ۱] یا مدار زمین ثابت که بدان کمربند کلارک نیز گفته می شود یکی از مدارهای زمین آهنگ است. این مدار در ارتفاع ۳۵۷۸۶ کیلومتر بالاتر از سطح دریا و دقیقاً بر فراز خط استوای زمین قراردارد. سرعت دورانی لازم برای استقرار یک ماهواره در این مدار، با سرعت چرخش زمین به دور خود برابر بوده و در فضا در مکانی ثابت قراردارند و همراه با دَوَران زمین بِدور خود می گردند، بنابراین ماهواره هایی که در این مدار قراردارند از نگاه فردی که روی زمین ایستاده است ثابت به نظر می رسند و همواره دارای سایه ای ثابت ( معروف به «جای پا» ) بر زمین هستند. از این خصوصیتِ بارز مدار زمین ایستا، به منظور مخابره امواج رادیویی و تلویزیونی استفاده می کنند و تمام ماهواره های مخابراتی و تلویزیونی بر روی این مدار قرار می گیرند. به همین دلیل است که دیش های آنتن های گیرنده امواج از ماهواره ها، به صورت ثابت نصب شده و به موتور برای حرکت دادن مداوم نیاز ندارند.
نام گذاری این مدار به افتخار آرتور سی. کلارک نویسندهٔ علمی - تخیلی صورت گرفته است. کلارک در سال ۱۹۴۵ در مقاله ای که در مجله «دنیای بی سیم» ( به انگلیسی: Wireless World ) به چاپ رساند، امکان وجود «رله های فرازمینی» در مدار اطراف زمین را مطرح کرده بود.
ماهواره های مدار زمین ایستا، در حالت کلی بر روی مداری با همین نام و بالای خط استوا، در فاصله ۳۵۷۸۶ کیلومتری از سطح زمین قرار دارند. مدارهای زمین ایستا یا مدار ۲۴ ساعته؛ دوره گردِشی، درست برابر گردش زمین دارند و سرعت حرکت آن ها در مدار حدود سه کیلومتر در ثانیه است. برای ردیابی ماهواره احتیاج به سیستم پیچیده ای نیست. ماهواره ها در مدارثابتِ زمینی، با تعداد کم امکان ایجاد پوشش زیادی را بر روی زمین دارند. تنها سه ماهواره روی این مدار، برای پوشش سطح زمین ( به جز قطبها ) کافی است. ماهواره نسبت به زاویه ای که ایستگاه زمینی آن را می بیند، ثابت است، در نتیجه احتیاجی به تغییر جهت آنتن نیست ولی تنظیم آن ضروری است. تعداد زیادی از ایستگاه های زمینی می توانند تحت پوشش یک ماهواره در این مدار قرار گیرند، به طوری که آنتن هر ماهواره می تواند حداکثر ۴۲/۴ درصد سطح کره زمین را بپوشاند.
مدارِ زمین ایستا، یک مدارِ دایره ای با شعاع ۴۲۱۶۴ کیلومتر است. همه مدارهای زمین، چه مدور یا بیضوی، دارای محورِ نیم قطر بزرگ یا اوج یکسان هستند. در واقع، مدارهایی با دوره گردشِ مشابه، همیشه اوج مشابه ای دارند. در موارد خاص از یک مدار زمین ایستا، رَدگیری مسیر اینگونه ماهواره ها بر روی زمین، تنها یک نقطه در خط استواست. در حالت کلی یک مدار زمین ایستا با تمایل غیر صفر یا خروج از مرکز و مدار، در صورت تغییر جای نقطه آن بر روی زمین، معمولاً قبل از پایان روز نجومی به همان مکان بازمی گردد.

مَدار زمین ایستا (geostationary orbit)
مسیری دایره ای، در ارتفاع ۳۵,۹۰۰کیلومتری استوای زمین. ۲۴ ساعت طول می کشد تا ماهواره ایبا حرکت غرب به شرق خود یک دور کامل این مدار را بپیماید. در این صورت، به نظر می رسد ماهواره به نحوی ایستا برفراز نقطه ای از سطح زمین آویخته شده است. مدارهای زمین ایستا، به خصوص، برای ماهواره های ارتباطی و هواشناسی به کار می روند.