Umělý satelit je zázrak technologie a techniky. Jen se zamyslete nad tím, co vědci musí pochopit, aby se to stalo: nejprve je zde gravitace, pak komplexní znalost fyziky a samozřejmě podstata samotných drah. Takže otázka, jak satelity zůstávají na oběžné dráze, je multidisciplinární a zahrnuje velké technické a akademické znalosti.
Nejprve, abychom pochopili, jak satelit obíhá kolem Země, je důležité pochopit, co oběžná dráha znamená. Johann Kepler byl první, kdo přesně popsal matematický tvar oběžných drah planet. Zatímco oběžné dráhy planet kolem Slunce a Měsíce kolem Země byly považovány za dokonale kruhové, Kepler narazil na koncept eliptických drah. Aby mohl objekt zůstat na oběžné dráze kolem Země, musí mít dostatečnou rychlost, aby mohl vrátit svou cestu. To platí jak o přirozeném satelitu, tak o umělém satelitu. Podle Keplerova objevu vědci také mohli usoudit, že čím blíže je satelit k objektu, tím silnější je přitažlivá síla, a proto musí cestovat rychleji, aby si udržel oběžné dráhy.
Další je pochopení samotné gravitace. Všechny objekty mají gravitační pole, ale je to jen v případě zvláště velkých objektů (tj. Planet), které jsou cítit. V případě Země je gravitační tah vypočítán na 9,8 m / s2. To je však specifický případ na povrchu planety. Při výpočtu objektů na oběžné dráze kolem Země platí vzorec v = (GM / R) 1/2, kde v je rychlost satelitu, G je gravitační konstanta, M je hmotnost planety a R je vzdálenost od středu Země. S odvoláním na tento vzorec jsme schopni vidět, že rychlost potřebná pro orbitu je rovna druhé odmocnině vzdálenosti od objektu do středu Země krát zrychlení v důsledku gravitace v této vzdálenosti. Pokud bychom tedy chtěli umístit satelit na oběžné dráze ve vzdálenosti 500 km nad povrchem (to, co by vědci nazvali LEO Low Earth Orbit LEO), potřebovala by rychlost ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 nebo 7615,77 m / s. Čím větší nadmořská výška, tím menší rychlost je potřebná k udržení oběžné dráhy.
Schopnost satelitů udržet si oběžné dráhy tak opravdu klesá na rovnováhu mezi dvěma faktory: její rychlostí (nebo rychlostí, jakou by se pohybovala po přímce) a gravitačním tahem mezi satelitem a planetou, kterou obíhá. Čím vyšší orbita, tím menší rychlost je vyžadována. Čím blíž orbita, tím rychleji se musí pohybovat, aby se zajistilo, že neklesne zpět na Zemi.
Napsali jsme mnoho článků o satelitech pro časopis Space Space. Zde je článek o umělých družicích a zde je článek o geosynchronní oběžné dráze.
Pokud chcete více informací o satelitech, podívejte se na tyto články:
Orbitální objekty
Seznam satelitů na geostacionární oběžné dráze
Také jsme zaznamenali epizodu Astronomy Cast o vesmírném raketoplánu. Poslouchejte zde, Epizoda 127: US Space Shuttle.
Zdroje:
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#
