Ein künstlicher Satellit ist ein Wunderwerk an Technologie und Technik. Überlegen Sie nur, was Wissenschaftler verstehen müssen, um dies zu erreichen: Zuerst gibt es die Schwerkraft, dann ein umfassendes Wissen über die Physik und natürlich die Art der Umlaufbahnen selbst. Die Frage, wie Satelliten im Orbit bleiben, ist also multidisziplinär und beinhaltet ein großes technisches und akademisches Wissen.
Um zu verstehen, wie ein Satellit die Erde umkreist, ist es zunächst wichtig zu verstehen, was eine Umlaufbahn bedeutet. Johann Kepler war der erste, der die mathematische Form der Umlaufbahnen von Planeten genau beschrieb. Während die Umlaufbahnen von Planeten um die Sonne und der Mond um die Erde als perfekt kreisförmig angesehen wurden, stieß Kepler auf das Konzept der elliptischen Umlaufbahnen. Damit ein Objekt in der Umlaufbahn um die Erde bleibt, muss es genügend Geschwindigkeit haben, um seinen Weg zurückzuverfolgen. Dies gilt für einen natürlichen Satelliten ebenso wie für einen künstlichen. Aus Keplers Entdeckung konnten Wissenschaftler auch schließen, dass die Anziehungskraft eines Satelliten umso stärker ist, je näher er an einem Objekt ist. Daher muss er sich schneller fortbewegen, um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten.
Als nächstes kommt ein Verständnis der Schwerkraft selbst. Alle Objekte besitzen ein Gravitationsfeld, aber nur bei besonders großen Objekten (d. H. Planeten) wird diese Kraft gefühlt. Im Fall der Erde wird die Anziehungskraft auf 9,8 m / s2 berechnet. Dies ist jedoch ein spezieller Fall an der Oberfläche des Planeten. Bei der Berechnung von Objekten in der Erdumlaufbahn gilt die Formel v = (GM / R) 1/2, wobei v die Geschwindigkeit des Satelliten ist, G die Gravitationskonstante ist, M die Masse des Planeten ist und R die Entfernung ist vom Mittelpunkt der Erde. Wenn wir uns auf diese Formel stützen, können wir sehen, dass die für die Umlaufbahn erforderliche Geschwindigkeit gleich der Quadratwurzel der Entfernung vom Objekt zum Erdmittelpunkt multipliziert mit der Erdbeschleunigung in dieser Entfernung ist. Wenn wir also einen Satelliten in eine Kreisbahn in 500 km Höhe über der Oberfläche bringen wollten (was Wissenschaftler als LEO mit niedriger Erdumlaufbahn bezeichnen würden), würde er eine Geschwindigkeit von ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / (benötigen) 6900000)) 1/2 oder 7615,77 m / s. Je größer die Höhe, desto weniger Geschwindigkeit wird benötigt, um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten.
Die Fähigkeit eines Satelliten, seine Umlaufbahn aufrechtzuerhalten, beruht also auf einem Gleichgewicht zwischen zwei Faktoren: seiner Geschwindigkeit (oder der Geschwindigkeit, mit der er sich in einer geraden Linie bewegen würde) und der Anziehungskraft zwischen dem Satelliten und dem Planeten, den er umkreist. Je höher die Umlaufbahn, desto weniger Geschwindigkeit ist erforderlich. Je näher die Umlaufbahn ist, desto schneller muss sie sich bewegen, um sicherzustellen, dass sie nicht auf die Erde zurückfällt.
Wir haben viele Artikel über Satelliten für das Space Magazine geschrieben. Hier ist ein Artikel über künstliche Satelliten und hier ist ein Artikel über die geosynchrone Umlaufbahn.
Wenn Sie weitere Informationen zu Satelliten wünschen, lesen Sie die folgenden Artikel:
Orbitalobjekte
Liste der Satelliten in der geostationären Umlaufbahn
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast über das Space Shuttle aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 127: Das US Space Shuttle.
Quellen:
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#
