Keinotekoinen satelliitti on ihme tekniikkaa ja tekniikkaa. Mieti vain sitä, mitä tutkijoiden on ymmärrettävä, jotta se tapahtuu: ensin on painovoima, sitten kattava fysiikan tuntemus ja tietenkin itse kiertävien luonne. Joten kysymys siitä, kuinka satelliitit pysyvät kiertoradalla, on monitieteinen, johon liittyy paljon teknistä ja akateemista tietoa.
Ensinnäkin on ymmärrettävä, kuinka satelliitti kiertää maata, on tärkeää ymmärtää, mitä kiertorata merkitsee. Johann Kepler oli ensimmäinen, joka kuvaa tarkasti planeettojen kiertoratojen matemaattisen muodon. Kun planeettojen kiertoratojen auringon ja Kuun ympärillä maan päällä ajateltiin olevan täydellisesti pyöreitä, Kepler kompastui elliptisten kiertoratojen käsitteeseen. Jotta esine voi pysyä kiertoradalla maapallon ympäri, sillä on oltava riittävä nopeus seuratakseen polkuaan. Tämä pätee luonnollisiin satelliitteihin kuin keinotekoisiinkin. Keplerin havainnoista tutkijat myös päättelivät, että mitä lähempänä satelliitti on esinettä, sitä voimakkaampi vetovoima on, joten sen on kuljetettava nopeammin kiertoradan ylläpitämiseksi.
Seuraavaksi tulee ymmärtää painovoima itse. Kaikilla esineillä on gravitaatiokenttä, mutta tämä voima tuntuu vain erityisen suurten esineiden (ts. Planeettojen) tapauksessa. Maan tapauksessa painovoiman veto lasketaan 9,8 m / s2. Tämä on kuitenkin erityistapaus planeetan pinnalla. Laskettaessa objekteja maapallon kiertoradalla, käytetään kaavaa v = (GM / R) 1/2, missä v on satelliitin nopeus, G on gravitaatiovakio, M on planeetan massa ja R on etäisyys Maan keskustasta. Tämän kaavan perusteella voimme nähdä, että kiertoradalle vaadittava nopeus on yhtä suuri kuin esineen ja maan keskipisteen välisen etäisyyden neliöjuuri, joka on kertaa etäisyyden painovoimasta johtuva kiihtyvyys. Joten jos halusimme laittaa satelliitin pyöreälle kiertoradalle 500 km pinnan yläpuolelle (mitä tutkijat kutsuvat matalan maan kiertoradaksi LEO), se tarvitsee nopeuden ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 tai 7615,77 m / s. Mitä suurempi korkeus, sitä vähemmän nopeutta tarvitaan kiertoradan ylläpitämiseksi.
Joten todella, satelliittien kyky ylläpitää kiertoradallaansa on tasapainossa kahden tekijän välillä: sen nopeus (tai nopeus, jolla se voisi kulkea suorassa linjassa), ja gravitaatiovetäminen satelliitin ja sen kiertävän planeetan välillä. Mitä korkeampi kiertorata, sitä pienempää nopeutta vaaditaan. Mitä lähempänä kiertorataa, sitä nopeammin sen on liikuttava varmistaakseen, että se ei pudota takaisin Maahan.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita satelliiteista Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli keinotekoisista satelliiteista ja tässä artikkeli geosynkronisesta kiertoradasta.
Jos haluat lisätietoja satelliiteista, katso nämä artikkelit:
Orbitaaliobjektit
Luettelo satelliiteista geostationaarisella kiertoradalla
Olemme myös nauhoittaneet jakson tähtitieteen näyttelijöistä avaruussukkulasta. Kuuntele täällä, jakso 127: Yhdysvaltain avaruuskuljetus.
Lähteet:
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#
