Báo cáo Vật lý - Đề tài 7: Vệ tinh địa tĩnh - Trần Gia Cơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN VẬT LÍ
--------*-------
BÁO CÁO BÀI THUYẾT TRÌNH
VỆ TINH ĐỊA TĨNH
Tp. HCM, ngày 8 tháng 1 năm 2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN VẬT LÍ
--------*-------
BÁO CÁO BÀI THUYẾT TRÌNH
ĐỀ TÀI SỐ: 7
GVHD: Nguyễn Thị Minh Hương
Khoa:	Điện -điện tử 
Lớp :	DD12LT01+DD12LT02
Nhóm: 	
Nhóm sinh viên thực hiện:
Họ và tên
MSSV
1.Trần Gia Cơ 
41200403
2.Hà Duy Anh
41200037
3.Chu Đức Chương
41200375
4.Hồ Đình Cần
41200298
5.Võ Đại Hoàng Anh
41200120
6.Nguyễn Vũ Hoài An
41200019
Tp. HCM, ngày 8 tháng 1 năm 2012
VỆ TINH ĐỊA TĨNH
Sơ lược về vệ tinh.
Khái niệm.
Các loại vệ tinh.
Vệ Tinh Địa Tĩnh.
Lịch sử phát triển.
Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh.
Ứng dụng.
Sơ lược về vệ tinh:
Khái niệm:
Một vệ tinh là bất kì vật thể nào quay quanh 1 vật thể khác (được coi là vật thể chính của nó). Mọi vật thuộc Hệ Mặt Trời gồm cả Trái Đất, đều được coi là vệ tinh của Mặt Trời, hay là vệ tinh của các vật thể đó ( Mặt Trăng )
Việc định nghĩa thế nào là vệ tinh không phải luôn đơn giản khi xét đến 1 cặp 2 vật thể, bởi vì mọi vật thể đều có sức hút, nên chuyển động của vật thể chính cũng chịu ảnh hưởng bởi vệ tinh của nó, nếu 2 vật thể có khối lượng tương đương thì ta coi nó là 1 hệ đôi và không có cái nào là vệ tinh
“Vệ tinh” thường được chỉ các vệ tinh nhân tạo do con người chế tạo và bay quanh Trái Đất (hay 1 thiên thể khác). Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng dùng thuật ngữ đó để chỉ các vệ tinh thiên nhiên
Các loại vệ tinh:
Vệ tinh vũ trụ là các vệ tinh được dùng để quan sát các hành tinh xa xôi, các thiên hà và các vật thể ngoài vũ trụ khác.
Hình Trạm Vũ trụ Quốc tế chụp từ Tàu con 1
Vệ tinh thông tin là các vệ tinh nhân tạo nằm trong không gian dùng cho các mục đích viễn thông sử dụng sóng radio ở tần số viba.
Vệ tinh trinh sát là những vệ tinh quan sát Trái Đất hay vệ tinh truyền thông được triển khai cho các ứng dụng quân sự hay tình báo.
Vệ tinh quan sát Trái Đất là các vệ tinh được thiết kế đặc biệt để quan sát Trái Đất từ quỹ đạo, tương tự như các vệ tinh trinh sát nhưng được dùng cho các mục đích phi quân sự như kiểm tra môi trường, thời tiết, làm bản đồ,
Ngoài ra còn có các loại vệ tinh khác như: vệ tinh thời tiết, vệ tinh sinh học,...
Bài chi tiết: Sơ lược về vệ tinh
Vệ Tinh Địa Tĩnh:
1. Lịch sử phát triển:
Người đầu tiên đã nghĩ ra vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông là nhà viết truyện khoa học giả tưởng Arthur C. Clarke vào năm 1945. Ông đã nghiên cứu về cách phóng các vệ tinh này,quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác cho việc thành lập một hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ thế giới. Ông cũng đề nghị 3 vệ tinh địa tĩnh (geostationary) sẽ đủ để bao phủ viễn thông cho toàn bộ Trái Đất.
Arthur C. Clarke
sputnik 2
Vệ tinh nhân tạo đầu tiên là sputnik1 được Liên Xô phóng (4/10/1957)
Việt Nam đã thuê Pháp phóng VINASAT-1(mua của Mỹ lên quỹ đạo địa tĩnh (4/2008)
2007, Viện công nghệ vũ trụ Việt Nam đã tiến hành dự án chế tạo vệ tinh nhỏ pico (10x10x10 cm, 1 kg)
16/5/2012, vệ tinh VINASAT-2 được phóng thành công.
Năm 2008, công ty FPT thành lập Phòng nghiên cứu không gian FSpace với mục tiêu thiết kế chế tạo vệ tinh nhỏ vệ tinh nano F-1 (10x10x20cm, 2 kg)
Nano F1
Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh:
Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo tròn ngay phía trên xích đạo Trái Đất (vĩ độ 0°). Bất kỳ điểm nào trên mặt phẳng xích đạo đều quay tròn xung quanh Trái Đất theo cùng một hướng và với cùng một chu kỳ (vận tốc góc) giống như sự tự quay của Trái Đất. Nó là trường hợp đặc biệt của quỹ đạo địa đồng bộ, và là quỹ đạo được những người khai thác hoạt động của vệ tinh nhân tạo ưa thích (bao gồm các vệ tinh viễn thông và truyền hình). Các vị trí vệ tinh chỉ có thể khác nhau theo kinh độ.
Các quỹ đạo địa tĩnh là hữu ích do chúng làm cho vệ tinh dường như là đứng yên đối với điểm 1 cố định trên Trái Đất. Nên các ăng ten có thể hướng tới theo một phương cố định mà vẫn duy trì được kết nối với vệ tinh. Vệ tinh quay trên quỹ đạo theo hướng tự quay của Trái Đất ở độ cao khoảng 35.786 km (22.240 dặm) phía trên mặt đất. Độ cao này là đáng chú ý do nó tạo ra chu kỳ quỹ đạo bằng với chu kỳ tự quay của Trái Đất
Trên quỹ đạo địa tĩnh, vệ tinh không bị đẩy về phía Trái Đất mà cũng không bay ra xa khỏi nó. Vì thế, các lực tác động lên vệ tinh phải triệt tiêu lẫn nhau (chủ yếu là lực li tâm và hướng tâm). Để tính độ cao quĩ đạo địa tĩnh người ta cần cân bằng 2 lực:
 Flt = Fht
ó mvt.ac = mvt. ag
ó ac = ag
óω2.r = Me.G R2
ó r =3Me.Gω2
ó r = 3μω2
Ta có: μ=Me.G , hằng số hấp dẫn địa tâm.
 ω= 2π86164=7,29.10-5 (rad.s-1)
Vận tốc quĩ đạo:
 v= ω.r=7,29.10-5 .42,164=3,07 km/s
Công để phóng vệ tinh (công tối thiểu để thắng công của lực hấp dẫn)
Lực hấp dẫn: F=-G. Me.mr2
ó dA= -G.Me.mr2dr
ó A= -G.Me.m1r-1r' (công tối thiểu)
Ứng dụng:
Điện thoại: Ứng dụng lịch sử đầu tiên và quan trọng nhất cho liên lạc vệ tinh là điện thoại xuyên lục địa. Ngày nay chúng vẫn còn được sử dụng cho các đảo ngoài xa, hay các vùng viễn thông chưa phát triển.
Vệ tinh Internet: Sau những năm 1990, kỹ thuật thông tin vệ tinh đã được sử dụng như là tiềm lực để kết nối internet thông qua giải truyền kết nối dữ liệu. Điều này có thể rất hữu ích cho người dùng ở những nơi rất xa và không thể truy cập được đường truyền băng thông rộng.
Vệ tinh truyền hình, vệ tinh phát sóng trực tiếp,
Các dịch vụ do vinasat cung cấp:
Clip phóng vệ tinh vinasat (bao gồm các số liệu về vận tốc và độ cao): 
Bổ sung word:
Ta phóng tối đa được bao nhiêu vệ tinh lên trên quĩ đạo địa tĩnh và tại sao lại bỏ qua tác dụng của lực hấp dẫn giữa các vệ tinh ???
 Trên quĩ đạo địa tĩnh (1 cung tròn 3600) thì khoảng cách tối thiểu để hai vệ tinh hoạt động không gây nhiễu cho nhau là 20, vì thế ta chỉ có thể phóng tối đa được 180 vệ tinh địa tĩnh.
 Thực tế, vệ tinh được gọi là “tĩnh” nhưng không phải hoàn toàn là tĩnh,nó có thể thay đổi khoảng cách và vị trí của nó (nhiễu loạn hấp dẫn) do các lực hấp dẫn của Mặt Trăng, Mặt Trời, Trái Đất (do thay đổi cấu tạo địa chất), lực hấp dẫn yếu khác (lực điện từ từ các vệ tinh khác), nên các vệ tinh địa tĩnh mang theo rất nhiều nguyên liệu để duy trì vị trí của mình trong không gian, khi hết nhiên liệu ta sẽ chỉ dùng được trong 1 khoảng thời gian ngắn do nó khó thu được sóng vì di chuyển bất ổn trên quĩ đạo địa tĩnh.
 Ví Dụ: VINASAT 1 theo tính toán thì nguyên liệu đủ để dung trong 15 năm, nhưng khi tính toán lại thì đủ dùng trong 24 năm.
Tại sao không dùng Mặt Trăng làm vệ tinh phát sóng thay cho các vệ tinh nhân tạo ???
 Do quĩ đạo Mặt Trăng không hẳn là đường tròn như quĩ đạo địa tĩnh nên vận tốc của Mặt Trăng lúc nhanh lúc chậm không phù hợp để giữ nguyên so với 1 điểm cố định trên Trái Đất, cũng như không thể bao phủ toàn bộ Trái Đất (cần ít nhất 3 vệ tinh địa tĩnh theo Arthur C. Clarke). 
Sóng radio ở tần số viba là gì ???
 Sóng radio có tần số khoảng 3Hz (dải tần ELF) đến 300GHz (dải tần EHF). Tuy nhiên, dải tần SHF đến EHF, tức là từ tần số 3GHZ đến 300GHz , thường được gọi là song vi ba (hay sóng radio ở tần số viba)
Các nguồn tham khảo:
Vị trí quỹ đạo và thủ tục phối hợp quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh: 
Vệ tinh Địa tĩnh là gì? 
Nhiễu loạn (thiên văn học): 
Quĩ đạo địa tĩnh: 
Vệ tinh:
Sóng radio:
Vệ tinh thông tin và các ứng dụng: 
Và một số thông tin hình ảnh từ các link khác.