長楕円軌道

長楕円軌道（ちょうだえんきどう）とは

長楕円軌道（Highly Elliptical Orbit, HEO）は、人工衛星が地球を周回する軌道の一種であり、特に楕円軌道の中でも軌道離心率が大きいものを指します。この軌道は、衛星が地球に最も近づく近地点と、最も遠ざかる遠地点との距離の差が大きく、その独特な形状から、様々な用途で利用されています。

長楕円軌道の特性

長楕円軌道の最大の特徴は、その軌道形状にあります。具体的には、以下のような特性が挙げられます。

1. 軌道離心率の大きさ:
楕円軌道の中でも、特に軌道離心率が大きいのが長楕円軌道です。これにより、近地点と遠地点の高度差が大きくなり、衛星の速度が大きく変化します。
2. 遠地点付近での低速移動:
衛星は遠地点付近では速度が遅くなるため、地上から見ると、ゆっくりと移動しているように見えます。このため、遠地点付近では、衛星の観測時間が長くなります。
3. 高緯度地域での有効性:
長楕円軌道を利用すると、衛星が高緯度地域の上空に比較的長時間滞在することが可能になります。これにより、静止軌道衛星ではカバーできない高緯度地域での通信サービスや観測が可能になります。

長楕円軌道の応用

長楕円軌道のこれらの特性は、特に通信衛星において有効に活用されています。

通信衛星への応用:
静止軌道上の衛星は、赤道上空に位置するため、高緯度地域では仰角が低くなり、通信品質が低下する場合があります。長楕円軌道を利用した通信衛星は、高緯度地域の上空を長時間通過することで、これらの問題を解決します。例えば、モルニヤ軌道やツンドラ軌道は、この特性を活かした代表的な例です。

モルニヤ軌道: ロシアが開発した通信衛星によく用いられる軌道で、北極圏に近い高緯度地域での通信サービスを可能にします。
ツンドラ軌道: モルニヤ軌道と同様に、高緯度地域でのサービスに適した軌道です。遠地点が北半球に位置することが特徴です。

長楕円軌道の利点と欠点

利点

高緯度地域でのサービス: 静止軌道衛星では困難な高緯度地域での通信や観測が可能です。
長時間観測: 遠地点付近での衛星速度が遅いため、同じ地域を長時間観測することができます。

欠点

連続的な運用が困難: 衛星が軌道上を移動するため、常に同じ衛星を利用し続けることができません。そのため、複数の衛星を連携させて運用する必要があります。
地上局の追跡が必要: 衛星が移動するため、地上局は常に衛星を追跡し続ける必要があります。

関連事項

軌道 (力学): 衛星や天体が宇宙空間を移動する経路に関する力学的な概念。
円軌道: 軌道離心率がゼロの軌道で、衛星が地球からの距離を一定に保ちながら周回する軌道。
ケプラーの法則: 惑星の運動に関する法則で、衛星の軌道計算の基礎となる法則。

参考文献

* 総務省　衛星移動通信: https://www.soumu.go.jp/main_content/000541138.pdf

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