超同期軌道

超同期軌道とは、同期軌道よりも周期が長い軌道、または長軸が同期軌道よりも長い軌道のことである。同期軌道の周期は、その軌道の重心を含む天体の自転周期と等しい。

地球の商業にとって経済的に重要な超同期軌道領域の一つは、静止軌道帯の外側にある、近地点高度が36,100キロメートル（22,400マイル）以上、同期高度より約300キロメートル（190マイル）高い、ほぼ円形の地球中心軌道の帯である^{[ 1 ]} 。これは「ジオ墓場ベルト」 と呼ばれている^{[ 2 ]}。  

地球墓地ベルト軌道領域は、静止通信衛星としての経済的有用寿命を終えた使用済み衛星の宇宙ゴミの保管および処分場所として価値がある。^{[ 2 ]} 人工衛星が宇宙に残されるのは、デブリ除去の経済的コストが高く、現在の公共政策では、最初に宇宙空間にデブリを投入して他者に負の外部性（コストを彼らに押し付ける）を生み出した当事者による迅速な除去を要求も奨励もしていないためである。増大する宇宙ゴミに対処するための公共政策の提案の1つは、地球周回軌道に対する「1つ打ち上げ/1つ打ち下げ」の打ち上げライセンス政策である。打ち上げロケットの運用者は、デブリ軽減のコストを支払わなければならない。彼らは、既存の使用済み衛星とほぼ同じ軌道面からランデブーし、捕獲して軌道から離脱できるように、打ち上げロケットにロボットによる捕獲、ナビゲーション、ミッション期間の延長、および相当量の追加推進剤といった機能を組み込む必要がある。^{[ 3 ]}

超同期軌道のもう1つの一般的な用途は、静止軌道を目的とした新しい通信衛星の打ち上げと遷移軌道軌道です。このアプローチでは、打ち上げロケットは衛星を超同期楕円遷移軌道^{[ 4 ]}に投入します。これは、通信衛星に通常使用されるより一般的な静止遷移軌道（GTO）よりも遠地点がやや大きい軌道です。このような軌道が使用されるのは、低い高度でのわずかな傾斜の変化には、高い高度での同じ変化よりもはるかに多くのエネルギーが必要となるためです。したがって、宇宙船の推進力を使用して、望ましい遠地点よりも高い位置で傾斜を変更し、その後、遠地点を望ましい高度まで下げる方が最適な場合があり、その結果、衛星のキックモーターによる推進剤の総消費量が少なくなります。^{[ 5 ]}

この技術は、例えば、2013年12月と2014年1月に行われたSpaceX Falcon 9 v1.1 GTOの最初の2回の打ち上げ、 SES-8 ^{[ 4 ]}とThaicom 6 (遠地点90,000キロメートル( 56,000マイル) ) [ ^{5 ]の}打ち上げと遷移軌道投入に使用されました。どちらの場合も、衛星所有者は衛星に組み込まれた推進装置を使用して遠地点を下げ、軌道を静止軌道に円形化します。これは、WGS通信衛星コンステレーションを含むULAでも一般的な手法となっています。この技術は、 Ariane 5飛行VA241でのSES-14とAl Yah 3の打ち上げにも使用されました。しかし、打ち上げクルーのミスにより異常が発生し、軌道がずれたため、衛星は意図した軌道に投入されず、マヌーバリング計画が再スケジュールされました。^{[ 6 ]} 

太陽系のほとんどの自然衛星は超同期軌道にあります。月は地球の超同期軌道にあり、地球の24時間の自転周期よりもゆっくりと公転しています。火星の2つの衛星のうち内側のフォボスは、火星の準同期軌道にあり、公転周期はわずか0.32日です。^{[ 7 ]} 外側の衛星ダイモスは、火星の超同期軌道にあります。^{[ 7 ]}

現在火星を周回している火星探査機「マーズ・オービター・ミッション」は、76.7時間の周期を持つ非常に楕円形の超同期軌道に投入され、計画されている近点高度は365 km (227 mi)、遠点高度は70,000 km (43,000 mi)である。^{[ 8 ]}    

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