Orbite géostationnaire - Définition

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Introduction

Point géostationnaire en vert sur l'orbite en vis-à-vis du point brun sur la Terre

L'orbite géostationnaire, abrégée GEO (geostationary orbit) est une orbite située à 35 786 km d'altitude au-dessus de l'équateur de la Terre, dans le plan équatorial et d'une excentricité orbitale nulle. C'est un cas particulier de l'orbite géosynchrone. Elle est parfois appelée orbite de Clarke ou ceinture de Clarke, du nom de l'auteur britannique de science-fiction Arthur C. Clarke qui, le premier, eut l'idée d'un réseau de satellites utilisant cette orbite.

Particularité

En plus de la caractéristique de l'orbite géosynchrone qui fait qu'un corps se trouvant sur cette orbite possède une période de révolution très exactement égale à la période de rotation de la Terre sur elle-même (23 heures 56 minutes et 4,1 secondes), l'orbite géostationnaire s'inscrit dans le plan équatorial de la Terre. Cette propriété supplémentaire fait que tout corps en orbite géostationnaire paraît immobile par rapport à tout point de la Terre.

Cette caractéristique est particulièrement importante pour les satellites de télécommunications ou de diffusion de télévision. La position du satellite semblant immobile, un équipement de réception muni d'une antenne fixe pointant dans la direction du satellite géostationnaire suffira pour capter ses émissions. Pour la couverture de l'Europe, c'est principalement Eutelsat qui assure cette mission avec de nombreux satellites en orbite.

Cette orbite est également utilisée pour l'observation de la Terre depuis une position fixe dans l'espace. C'est le cas pour les satellites météorologiques géostationnaires, dont les Meteosat pour l'Europe.

Les satellites géostationnaires sont nécessairement situés à la verticale ou au zénith d'un point de l'équateur ou, en d'autres termes, situés dans le plan équatorial de la Terre. On entend parfois parler abusivement de « satellite géostationnaire au-dessus de l'Europe » : il faut entendre par là « satellite en orbite géostationnaire visible depuis l'Europe ».

Mais le satellite ne va pas rester stable à cette position et dérivera sous l'influence de plusieurs effets, dont les irrégularités gravitationnelles et du potentiel géodynamique de la Terre, la pression de radiation solaire, l'attraction lunaire, etc. Ces dérives se feront dans le sens est-ouest mais aussi nord-sud (variation de l'inclinaison). Il existe néanmoins sur l'orbite géostationnaire deux positions stables pour ce qui concerne les dérives est-ouest situées à 75 °E et 105 °O. De même, il existe deux positions instables à 11 °O et 162 °E. Le maintien en position géostationnaire nécessite donc des manœuvres de correction d'orbite dans les deux directions nord-sud et est-ouest. Les conventions internationales demandent une précision de positionnement de 0,05 ° à 0,1 ° dans les deux directions, soit de 35 à 75 kilomètres au niveau de l'orbite. Ces manœuvres consomment des ergols et leur épuisement est la cause principale de fin de vie du satellite. Il est alors remonté sur une orbite de rebut plus éloignée de la Terre ou parfois laissé à lui-même et il tendra alors à se fixer en un des points stables.

Il résulte de la remarque précédente, que l'orbite géostationnaire est une construction humaine artificielle et qu'aucun corps céleste (astéroïde...) ne peut s'y trouver autour de la terre mais une exception existe, la lune Charon de Pluton a une orbite géostationnaire.

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