Wejście na orbitę
Prawdopodobnie pierwszym pytaniem, nad którym należy się zastanowić, jest to, w jaki sposób satelity w ogóle dostają się na orbitę. Let’s try a thought experiment that was first suggested by Sir Isaac Newton himself.
Imagine a mountain on the Earth’s surface that is so big that its summit sticks out above the Earth’s atmosphere (it would need to be about ten times as high as Mount Everest). Załóżmy, że wejdziesz na szczyt tej góry i rzucisz poziomo na zewnątrz piłkę do krykieta. Piłka jest ciągnięta przez grawitację tak, że spada na ziemię po zakrzywionej ścieżce.
Załóżmy, że teraz starasz się dużo mocniej i piłka podróżuje znacznie dalej na zewnątrz, zanim uderzy w ziemię.
Teraz przywołujesz wszystkie swoje siły i udaje ci się rzucić piłkę tak szybko, że leci na zewnątrz i jak spada, jej ścieżka podąża za krzywizną Ziemi. Piłka podąża tą opadającą ścieżką dookoła Ziemi. W rzeczywistości, trzeba kaczki, jak to się dzieje po zakończeniu jednej orbicie! Udało Ci się rzucić piłkę na orbitę wokół Ziemi tak, że jest teraz satelitą Ziemi.
Wkładanie satelitów na orbitę
Wkładanie satelitów na orbitę obejmuje te same rodzaje działań i pomysłów. Przede wszystkim satelita jest umieszczony na szczycie ogromnej rakiety, aby przenieść go z dala od Ziemi i w górę przez atmosferę. Gdy jest już na wymaganej wysokości, boczne pchnięcia rakietowe o odpowiedniej sile są stosowane, aby wysłać satelitę na orbitę z odpowiednią prędkością.
Jeśli satelita jest wyrzucany zbyt wolno, spadnie na Ziemię, ponieważ przyciąganie dośrodkowe grawitacji jest zbyt duże. Jeśli satelita zostanie wyrzucony zbyt szybko, ucieknie z orbity Ziemi, ponieważ przyciąganie grawitacyjne nie jest wystarczające, aby zapewnić wymaganą siłę dośrodkową. Przy odpowiedniej prędkości startowej satelita kontynuuje swoją opadającą orbitę wokół Ziemi.
Jest to tylko kwestia ustawienia prędkości poziomej satelity w taki sposób, aby przyciąganie grawitacyjne Ziemi (na danej wysokości) ciągnęło go po jego orbitalnej ścieżce.
Podczas rozmowy o satelitach z uczniami jest całkiem prawdopodobne, że ktoś zada (bardzo dobre) pytanie:
Cas: Proszę pani, co utrzymuje satelitę w ruchu?
Krótka odpowiedź na to pytanie brzmi:
Nauczyciel: Nic go nie trzyma, sam się porusza.
Jak satelita jest wystrzeliwany z rakiety nośnej, ciąg rakiety działa, aby wyrzucić go w pożądanym kierunku z określoną prędkością. Kluczowym punktem, aby zrozumieć tutaj jest to, że satelita przyspiesza tylko tak długo, jak ciąg rakiety działa. Gdy silnik rakietowy jest wyłączony, satelita nadal z ostateczną prędkością osiągniętą, ani nie przyspiesza ani nie zwalnia, a grawitacyjne przyciąganie Ziemi stale holuje satelitę w i wzdłuż jego ścieżki orbitalnej. W tym sensie, satelita po prostu zachowuje się samo.
Jeśli satelita poruszał się przez pustą przestrzeń, pozostałby na swojej orbicie na zawsze, nie ma żadnych sił działających, aby przyspieszyć lub spowolnić go. W rzeczywistości niska orbita ziemska satelity nie podróżują przez pustą przestrzeń i tak doświadczają siły oporu lub oporu z powodu cienkiej atmosfery, którą napotykają. W takich okolicznościach, sporadyczne ciągów rakietowych są potrzebne do utrzymania ruchu satelity, w przeciwnym razie spadnie na Ziemię.
.