[/λεζάντα]
Ένας τεχνητός δορυφόρος είναι ένα θαύμα τεχνολογίας και μηχανικής. Το μόνο πράγμα που μπορεί να συγκριθεί με το κατόρθωμα από τεχνολογική άποψη είναι η επιστημονική τεχνογνωσία που χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση και τη διατήρηση ενός σε τροχιά γύρω από τη Γη. Απλώς σκεφτείτε τι πρέπει να καταλάβουν οι επιστήμονες για να συμβεί αυτό: πρώτα, υπάρχει η βαρύτητα, μετά μια ολοκληρωμένη γνώση της φυσικής και φυσικά η φύση των ίδιων των τροχιών. Πραγματικά, λοιπόν, το ερώτημα του Πώς μένουν οι δορυφόροι σε τροχιά, είναι ένα διεπιστημονικό ερώτημα που περιλαμβάνει πολλές τεχνικές και ακαδημαϊκές γνώσεις.
Πρώτον, για να κατανοήσουμε πώς ένας δορυφόρος περιφέρεται 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 γύρω από τον Ήλιο και τη Σελήνη γύρω από τη Γη θεωρούνταν ότι ήταν απόλυτα κυκλικές, ο Κέπλερ σκόνταψε στην έννοια των ελλειπτικών τροχιών. Για να παραμείνει ένα αντικείμενο σε τροχιά γύρω από τη Γη, πρέπει να έχει αρκετή ταχύτητα για να ακολουθήσει ξανά την πορεία 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 βρίσκεται ένας δορυφόρος σε ένα αντικείμενο, τόσο ισχυρότερη είναι η δύναμη έλξης, επομένως πρέπει να ταξιδεύει γρηγορότερα για να διατηρήσει την τροχιά του.
Στη συνέχεια έρχεται η κατανόηση της ίδιας της βαρύτητας. Όλα τα αντικείμενα διαθέτουν βαρυτικό πεδίο, αλλά μόνο στην περίπτωση ιδιαίτερα μεγάλων αντικειμένων (δηλαδή πλανητών) γίνεται αισθητή αυτή η δύναμη. Στην περίπτωση της Γης, η βαρυτική έλξη υπολογίζεται σε 9,8 m/s2. Ωστόσο, αυτή είναι μια συγκεκριμένη περίπτωση στην επιφάνεια του πλανήτη. Κατά τον υπολογισμό αντικειμένων σε τροχιά γύρω από τη Γη, ισχύει ο τύπος v=(GM/R)1/2, όπου v είναι η ταχύτητα του δορυφόρου, G είναι η σταθερά βαρύτητας, M είναι η μάζα του πλανήτη και 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 στο κέντρο της Γης επί την επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα σε αυτήν την απόσταση. Έτσι, αν θέλαμε να βάλουμε έναν δορυφόρο σε κυκλική τροχιά στα 500 km πάνω από την επιφάνεια (αυτό που οι επιστήμονες θα αποκαλούσαν Low Earth Orbit 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 χρειάζεται για να διατηρηθεί η τροχιά.
Έτσι, πραγματικά, η ικανότητα ενός δορυφόρου να διατηρεί την τροχιά του καταλήγει σε μια ισορροπία μεταξύ δύο παραγόντων: την ταχύτητά του (ή την ταχύτητα με την οποία θα ταξίδευε σε ευθεία γραμμή) και τη βαρυτική έλξη μεταξύ του δορυφόρου και του πλανήτη στον οποίο περιφέρεται. Όσο μεγαλύτερη είναι η τροχιά, τόσο λιγότερη ταχύτητα απαιτείται. Όσο πιο κοντά είναι η τροχιά, τόσο πιο γρήγορα πρέπει να κινηθεί για να διασφαλιστεί ότι δεν θα πέσει πίσω στη Γη.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα για τους δορυφόρους για το Universe Today. Εδώ είναι ένα άρθρο για τεχνητούς δορυφόρους , και εδώ είναι ένα άρθρο σχετικά με τη γεωσύγχρονη τροχιά.
Εάν θέλετε περισσότερες πληροφορίες για τους δορυφόρους, ανατρέξτε σε αυτά τα άρθρα:
Τροχιακά αντικείμενα
Κατάλογος δορυφόρων σε γεωστατική τροχιά
Έχουμε επίσης ηχογραφήσει ένα επεισόδιο του Astronomy Cast σχετικά με το διαστημικό λεωφορείο. Ακου εδώ, Επεισόδιο 127: The US Space Shuttle .
Πηγές:
http://en.wikipedia.org/wiki/ Δορυφόρος
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#