Ένας τεχνητός δορυφόρος είναι ένα θαύμα της τεχνολογίας και της μηχανικής. Απλώς σκεφτείτε τι πρέπει να καταλάβουν οι επιστήμονες για να συμβεί αυτό: πρώτα, υπάρχει η βαρύτητα, έπειτα μια περιεκτική γνώση της φυσικής και φυσικά η ίδια η φύση των τροχιών. Έτσι, πραγματικά, το ζήτημα του πώς οι δορυφόροι μένουν στο Orbit, είναι ένα διεπιστημονικό που περιλαμβάνει πολλές τεχνικές και ακαδημαϊκές γνώσεις.
Πρώτον, για να καταλάβουμε πώς ένας δορυφόρος περιστρέφεται γύρω από τη Γη, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τι συνεπάγεται η τροχιά. Ο Johann Kepler ήταν ο πρώτος που περιέγραψε με ακρίβεια το μαθηματικό σχήμα των τροχιών των πλανητών. Ενώ οι τροχιές των πλανητών για τον Ήλιο και τη Σελήνη γύρω από τη Γη θεωρούνταν απόλυτα κυκλικοί, ο Κέπλερ σκόνταψε στην έννοια των ελλειπτικών τροχιών. Προκειμένου ένα αντικείμενο να παραμείνει σε τροχιά γύρω από τη Γη, πρέπει να έχει αρκετή ταχύτητα για να ακολουθήσει το μονοπάτι του. Αυτό ισχύει τόσο για έναν φυσικό δορυφόρο όσο και για έναν τεχνητό. Από την ανακάλυψη του Κέπλερ, οι επιστήμονες μπόρεσαν επίσης να συμπεράνουν ότι όσο πιο κοντά είναι ένας δορυφόρος σε ένα αντικείμενο, τόσο ισχυρότερη είναι η δύναμη έλξης, επομένως πρέπει να ταξιδεύει γρηγορότερα για να διατηρεί την τροχιά.
Στη συνέχεια έρχεται η κατανόηση της ίδιας της βαρύτητας. Όλα τα αντικείμενα έχουν βαρυτικό πεδίο, αλλά μόνο στην περίπτωση ιδιαίτερα μεγάλων αντικειμένων (δηλαδή πλανητών) είναι αυτή η δύναμη αισθητή. Στην περίπτωση της Γης, η βαρυτική έλξη υπολογίζεται στα 9,8 m / s2. Ωστόσο, αυτή είναι μια συγκεκριμένη περίπτωση στην επιφάνεια του πλανήτη. Κατά τον υπολογισμό αντικειμένων σε τροχιά γύρω από τη Γη, εφαρμόζεται ο τύπος v = (GM / R) 1/2, όπου το v είναι η ταχύτητα του δορυφόρου, το G είναι η σταθερά βαρύτητας, το M είναι η μάζα του πλανήτη και το R είναι η απόσταση από το κέντρο της Γης. Βασιζόμενοι σε αυτόν τον τύπο, μπορούμε να δούμε ότι η ταχύτητα που απαιτείται για την τροχιά είναι ίση με την τετραγωνική ρίζα της απόστασης από το αντικείμενο προς το κέντρο της Γης επί την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας σε αυτήν την απόσταση. Επομένως, εάν θέλαμε να βάλουμε έναν δορυφόρο σε κυκλική τροχιά στα 500 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια (αυτό που οι επιστήμονες θα αποκαλούσαν Χαμηλή Γη Τροχιά LEO), θα χρειαζόταν ταχύτητα ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 ή 7615,77 m / s. Όσο μεγαλύτερο είναι το υψόμετρο, τόσο λιγότερη ταχύτητα απαιτείται για τη διατήρηση της τροχιάς.
Στην πραγματικότητα, η ικανότητα των δορυφόρων να διατηρεί την τροχιά του φθάνει σε μια ισορροπία μεταξύ δύο παραγόντων: της ταχύτητάς του (ή της ταχύτητας με την οποία κινείται σε ευθεία γραμμή) και της βαρυτικής έλξης μεταξύ του δορυφόρου και του πλανήτη που περιστρέφεται. Όσο υψηλότερη είναι η τροχιά, τόσο λιγότερη ταχύτητα απαιτείται. Όσο πιο κοντά στην τροχιά, τόσο πιο γρήγορα πρέπει να κινηθεί για να διασφαλιστεί ότι δεν πέφτει πίσω στη Γη.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα για δορυφόρους για το Space Magazine. Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με τους τεχνητούς δορυφόρους και ένα άρθρο σχετικά με τη γεωσυγχρονική τροχιά.
Αν θέλετε περισσότερες πληροφορίες για δορυφόρους, ρίξτε μια ματιά σε αυτά τα άρθρα:
Τροχιακά αντικείμενα
Κατάλογος δορυφόρων σε γεωστατική τροχιά
Καταγράψαμε επίσης ένα επεισόδιο του Astronomy Cast σχετικά με το διαστημικό λεωφορείο. Ακούστε εδώ, επεισόδιο 127: Το διαστημικό λεωφορείο των ΗΠΑ.
Πηγές:
http://en.wikipedia.org/wiki/Satellite
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#
