人工衛星はどうやって軌道に乗るの? | IOPSpark

軌道に乗る

おそらく最初に考えるべきは、そもそもどうやって軌道に乗るのか、ということでしょう。 アイザック・ニュートン卿自身が最初に提案した思考実験をしてみましょう。

地球の表面に、頂上が地球の大気圏上に突き出るほど大きな山があると想像してください(エベレストの10倍ほどの高さが必要です)。 この山の頂上に登り、クリケットのボールを水平に外に向かって投げるとします。

今度はもっと頑張って、ボールが地面に落ちる前にずっと外側に移動したとします。

今度は力を振り絞って、ボールが外に飛ぶように速く投げ、落ちるときに地球の曲率に沿った軌道を描きます。 ボールはこの落下軌道をたどって地球を一周するのです。 実は、1周すると、ボールが寄ってくるので、それをよけなければならないのです。

人工衛星を軌道に乗せる

人工衛星を軌道に乗せるのも同じような動作と考え方があります。 まず、衛星を巨大なロケットの上に載せて、地球から離し、大気圏を上昇させます。 必要な高さに達したところで、ちょうどよい強さの横向きのロケットの推力を加えて、衛星を正しい速度で軌道に乗せるのです。 衛星を速く投げ出すと、重力の引力が必要な求心力に満たないため、地球の軌道から脱出する。

生徒と人工衛星について話すとき、誰かが(とても良い)質問を投げかける可能性が高いです。 先生、衛星は何で動いているのですか?

この質問に対する簡単な答えは、

先生です。

衛星がキャリアロケットから打ち上げられると、ロケットの推力が作用して、所定の速度で目的の方向に放り出されます。 ここで重要なことは、衛星の速度が上がるのは、ロケットの推力が働いている間だけだということです。 ロケットモーターのスイッチが切れると、衛星は速度を上げたり下げたりせず、最終的な速度を維持したまま、地球の重力に引っ張られて軌道を回り続けます。 この意味で、衛星はただ進み続けているのです。

もし衛星が空の宇宙を移動していたら、速度を上げたり下げたりする力が働かないので、永遠にその軌道にとどまるでしょう。 現実には、低軌道の地球衛星は何もない空間を移動しているわけではないので、遭遇する薄い大気による抵抗力または抗力が発生する。 そのため、衛星の動きを維持するために、時々ロケットの噴射が必要で、そうしないと衛星が地球に落下してしまうのです

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