Mākslīgais satelīts ir tehnikas un inženierijas brīnums. Vienkārši apsveriet to, kas zinātniekiem jāsaprot, lai tas notiktu: vispirms ir smagums, tad visaptverošas zināšanas par fiziku un, protams, pašu orbītu raksturs. Tātad tiešām jautājums par to, kā pavadoņi paliek orbītā, ir daudznozaru jautājums, kas ietver lielas tehniskās un akadēmiskās zināšanas.
Pirmkārt, lai saprastu, kā satelīts riņķo ap Zemi, ir svarīgi saprast, ko rada orbīta. Johans Keplers bija pirmais, kurš precīzi aprakstīja planētu orbītu matemātisko formu. Tā kā tika uzskatīts, ka planētu orbītas ap Sauli un Mēness ap Zemi ir perfekti apļveida, Keplers paklupa uz eliptisku orbītu jēdziena. Lai objekts paliktu orbītā ap Zemi, tam jābūt pietiekamam ātrumam, lai izietu savu ceļu. Tas pats attiecas uz dabisko satelītu, kā tas ir uz mākslīgo. No Keplera atklājuma zinātnieki arī varēja secināt, ka, jo tuvāk satelīts ir objektam, jo spēcīgāks ir pievilcības spēks, tāpēc tam jābrauc ātrāk, lai saglabātu orbītu.
Tālāk nāk pati gravitācijas izpratne. Visiem objektiem piemīt gravitācijas lauks, taču šis spēks ir jūtams tikai īpaši lielu objektu (t.i., planētu) gadījumā. Zemes gadījumā gravitācijas spēks tiek aprēķināts līdz 9,8 m / s2. Tomēr tas ir īpašs gadījums uz planētas virsmas. Aprēķinot objektus orbītā ap Zemi, piemēro formulu v = (GM / R) 1/2, kur v ir satelīta ātrums, G ir gravitācijas konstante, M ir planētas masa un R ir attālums no Zemes centra. Balstoties uz šo formulu, mēs varam redzēt, ka orbītā nepieciešamais ātrums ir vienāds ar attāluma no objekta līdz Zemes centram kvadrātsakni, reizinot ar paātrinājumu, kas rodas gravitācijas dēļ šajā attālumā. Tātad, ja mēs gribētu ievietot satelītu riņķveida orbītā 500 km virs virsmas (ko zinātnieki dēvē par LEO zemas Zemes orbītu), tam būtu nepieciešams ātrums ((6,67 x 10–11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 vai 7615,77 m / s. Jo lielāks augstums, jo mazāks ātrums ir nepieciešams orbītas uzturēšanai.
Tātad patiešām satelīta spēja uzturēt savu orbītu nonāk līdzsvarā starp diviem faktoriem: tā ātrumu (vai ātrumu, ar kādu tas pārvietotos taisnā līnijā), un gravitācijas vilkmi starp satelītu un planētu, kuru tā riņķo. Jo augstāka orbīta, jo mazāks ātrums ir nepieciešams. Jo tuvāk orbītai, jo ātrāk tai jāpārvietojas, lai nodrošinātu, ka tā nenokrīt atpakaļ uz Zemi.
Mēs esam uzrakstījuši daudzus rakstus par kosmosa žurnālu Space. Šis ir raksts par mākslīgajiem pavadoņiem, un šeit ir raksts par ģeosinhrono orbītu.
Ja vēlaties iegūt vairāk informācijas par satelītiem, skatiet šos rakstus:
Orbītas objekti
Satelītu saraksts ģeostacionārā orbītā
Mēs esam ierakstījuši arī Astronomy Cast epizodi par kosmosa kuģi. Klausieties šeit, 127. epizode: ASV kosmosa kuģis.
Avoti:
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#
