Un satelit artificial este o minune a tehnologiei și ingineriei. Singurul lucru comparabil cu această ispravă din punct de vedere tehnologic este know-how-ul științific necesar pentru a plasa și a menține unul pe orbită în jurul Pământului. Gândiți-vă doar la ceea ce trebuie să înțeleagă oamenii de știință pentru ca acest lucru să se întâmple: în primul rând, există gravitația, apoi o cunoaștere cuprinzătoare a fizicii și, bineînțeles, natura orbitelor în sine. Deci, într-adevăr, întrebarea Cum rămân sateliții pe orbită, este una multidisciplinară care implică o mare cantitate de cunoștințe tehnice și academice.
În primul rând, pentru a înțelege cum orbitează un satelit în jurul Pământului, este important să înțelegem ce presupune orbita. Johann Kepler a fost primul care a descris cu exactitate forma matematică a orbitelor planetelor. În timp ce se credea că orbitele planetelor în jurul Soarelui și ale Lunii în jurul Pământului sunt perfect circulare, Kepler a dat peste conceptul de orbite eliptice. Pentru ca un obiect să rămână pe orbită în jurul Pământului, acesta trebuie să aibă suficientă viteză pentru a-și reface traiectoria. Acest lucru este valabil atât pentru un satelit natural, cât și pentru unul artificial. Din descoperirea lui Kepler, oamenii de știință au putut, de asemenea, să deducă că, cu cât un satelit este mai aproape de un obiect, cu atât forța de atracție este mai puternică, prin urmare trebuie să se deplaseze mai repede pentru a-și menține orbita.
În continuare vine înțelegerea gravitației în sine. Toate obiectele posedă un câmp gravitațional, dar numai în cazul obiectelor deosebit de mari (de exemplu, planetele) această forță este resimțită. În cazul Pământului, atracția gravitațională este calculată la 9,8 m/s2. Totuși, acesta este un caz specific la suprafața planetei. La calcularea obiectelor aflate pe orbită în jurul Pământului, se aplică formula v=(GM/R)1/2, unde v este viteza satelitului, G este constanta gravitațională, M este masa planetei, iar R este distanța față de centrul Pământului. Bazându-ne pe această formulă, putem observa că viteza necesară pentru orbită este egală cu rădăcina pătrată a rădăcinii pătrate a distanței dintre obiect și centrul Pământului înmulțită cu accelerația datorată gravitației la acea distanță. Astfel, dacă am dori să plasăm un satelit pe o orbită circulară la 500 km deasupra suprafeței (ceea ce oamenii de știință numesc orbită joasă a Pământului LEO), acesta ar avea nevoie de o viteză de ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024)/(6900000))1/2 sau 7615,77 m/s. Cu cât altitudinea este mai mare, cu atât este nevoie de o viteză mai mică pentru a menține orbita.
Deci, într-adevăr, capacitatea unui satelit de a-și menține orbita se reduce la un echilibru între doi factori: viteza sa (sau viteza cu care s-ar deplasa în linie dreaptă) și atracția gravitațională dintre satelit și planeta pe care o orbitează. Cu cât orbita este mai înaltă, cu atât mai puțină viteză este necesară. Cu cât orbita este mai apropiată, cu atât mai repede trebuie să se deplaseze pentru a se asigura că nu cade înapoi pe Pământ.
Am scris multe articole despre sateliți pentru Universe Today. Iată un articol despre sateliții artificiali, iar aici un articol despre orbita geosincronă.
Dacă doriți mai multe informații despre sateliți, consultați aceste articole:
Obiecte orbitale
Lista sateliților de pe orbita geostaționară
Am înregistrat, de asemenea, un episod din Astronomy Cast despre naveta spațială. Ascultați aici, Episodul 127: Naveta spațială americană.
