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静止衛星とは、地球の自転周期と同じ周期で軌道を周回する衛星のことです。このような衛星は恒星日ごとに空の同じ位置に戻り、1日かけて空に軌跡を描きます。その軌跡は通常、アナレンマと呼ばれる形をしています。静止衛星の特殊な例として、地球の赤道直上を周回する静止軌道を持つ静止衛星があります。衛星が使用する別のタイプの静止軌道としては、ツンドラ楕円軌道があります。
静止衛星は、地球上のどの固定地点から見ても、空中で常に同じ位置に留まるという独自の特性を持っています。つまり、地上のアンテナは衛星を追跡する必要がなく、一定の方向を向いていられるということです。このような衛星は通信目的でよく利用され、静止衛星との通信、あるいは静止衛星を介した通信に基づく通信ネットワークが静止衛星ネットワークと呼ばれます。
静止軌道とは、衛星の軌道周期が地球の自転（「ジオ」）と同期していることを指します。この軌道周期の要件に加え、静止軌道であるためには、衛星は赤道付近の軌道に配置されなければなりません。これらの2つの要件により、衛星は地球表面から見たときに一定の視界領域内に存在し、地上の一点から継続的に運用することが可能になります。静止軌道は、通信衛星にとって最も一般的な軌道です。
静止衛星の軌道が地球の赤道と完全に一致していない場合、その軌道は傾斜軌道と呼ばれます。地上から見ると、衛星は固定点の周りを毎日振動しているように見えます。軌道と赤道の間の角度が小さくなるにつれて、この振動の大きさは小さくなります。軌道が完全に赤道上を円軌道で通過する場合、衛星は地球の表面に対して静止したままになります。この状態を静止衛星と呼びます。
2018年10月現在 現在、約446基の静止衛星が稼働しており、そのうちいくつかは運用されていません。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
静止衛星は、赤道上空の一点に固定されているように見えます。地上の受信アンテナや送信アンテナは、このような衛星を追跡する必要がありません。これらのアンテナは固定設置が可能で、追跡アンテナよりもはるかに安価です。これらの衛星は、グローバル通信、テレビ放送、気象予報に革命をもたらし、防衛や情報収集においても数多くの重要な用途があります。
静止衛星の欠点の1つは、その高度の高さに起因するもので、無線信号が衛星に到達して戻ってくるまでに約0.25秒かかるため、わずかではあるが無視できない信号遅延が発生します。この遅延は電話での会話を困難にし、 TCP/IPなどの一般的なネットワークプロトコルのパフォーマンスを低下させますが、衛星テレビ放送などの非対話型システムでは問題になりません。遅延の大きい衛星リンク上でTCP/IP接続をプロキシするように設計された独自の衛星データプロトコルがいくつかあり、これらは衛星リンク上のネイティブTCPのパフォーマンスの低さに対する部分的な解決策として販売されています。TCPは、すべての損失はエラーではなく輻輳によるものと想定し、「スロースタート」アルゴリズムでリンク容量をプローブします。スロースタートは、以前のパケットが受信されたことがわかった後にのみパケットを送信します。スロースタートは、静止衛星を使用するパスでは非常に遅くなります。1999年に書かれたRFC 2488は、この問題についていくつかの提案をしています。
静止衛星にはいくつかの利点があります。
静止衛星の欠点は、地理的なカバー範囲が不完全であることです。緯度がおよそ60度を超えると、地上局は低高度で信号を確実に受信することが困難になります。このような高緯度では、衛星アンテナをほぼ真地に向けて設置する必要があります。信号は最も多くの大気層を通過する必要があり、地形、植生、建物などによって遮られる可能性もあります。ソ連では、この問題に対する実用的な解決策として、楕円軌道を持つ特殊な傾斜軌道衛星ネットワーク「モルニヤ／オルビタ」が開発されました。同様の楕円軌道は、シリウス・ラジオ衛星にも使用されています。
この概念は、1928年にヘルマン・ポトチュニクによって初めて提唱され、 1945年にSF作家のアーサー・C・クラークがワイヤレス・ワールド誌に発表した論文で広く知られるようになった。 [ 4 ]固体電子工学の登場以前に活動していたクラークは、地球を囲む三角形に配置された3つの大型有人宇宙ステーションを構想していた。現代の衛星は多数存在し、無人で、多くの場合自動車ほどの大きさしかない。
「静止衛星の父」として広く知られるヒューズ・エアクラフト社のエンジニア、ハロルド・ローゼンは、最初の運用可能な静止衛星であるシンコム2号を発明した。[ 5 ] 1963年7月26日、ケープカナベラルからデルタロケットBブースターで打ち上げられた。
最初の静止通信衛星はシンコム3号で、1964年8月19日にケープカナベラルからデルタDロケットで打ち上げられた。国際日付変更線付近の軌道を周回するこの衛星は、 1964年の東京夏季オリンピックを米国にテレビ中継するために使用された。
ウェスター1号は、アメリカ初の国内商業打ち上げ静止通信衛星であり、 1974年4月13日にウェスタンユニオンとNASAによって打ち上げられた。