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Ein künstlicher Satellit ist ein Wunderwerk der Technik und Technik. Das einzige, was in technologischer Hinsicht mit der Leistung vergleichbar ist, ist das wissenschaftliche Know-how, das darin besteht, einen im Orbit um die Erde zu platzieren und zu halten. Überlegen Sie nur, was Wissenschaftler dazu brauchen: Zuerst die Gravitation, dann umfassende Kenntnisse der Physik und natürlich die Natur der Umlaufbahnen selbst. Die Frage, wie Satelliten im Orbit bleiben, ist also wirklich eine multidisziplinäre Frage, die ein großes technisches und akademisches Wissen erfordert.
Um zu verstehen, wie ein Satellit die Erde umkreist, ist es zunächst wichtig zu verstehen, was eine Umlaufbahn mit sich bringt. Johann Kepler hat als erster die mathematische Form der Umlaufbahnen von Planeten genau beschrieben. Während die Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne und des Mondes um die Erde für vollkommen kreisförmig gehalten wurden, stolperte Kepler über das Konzept der elliptischen Umlaufbahnen. Damit ein Objekt im Orbit um die Erde bleiben kann, 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 folgern, dass je näher ein Satellit an einem Objekt ist, desto stärker die Anziehungskraft ist und er daher schneller reisen muss, um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten.
Als nächstes kommt ein Verständnis der Schwerkraft selbst. Alle Objekte besitzen ein Gravitationsfeld, aber nur bei besonders großen Objekten (also Planeten) ist diese Kraft spürbar. Im Fall der Erde wird die Anziehungskraft mit 9,8 m/s2 berechnet. Dies ist jedoch ein spezieller Fall an der Oberfläche des Planeten. Bei der Berechnung von Objekten im Orbit um die Erde gilt die Formel v=(GM/R)1/2, wobei v die Geschwindigkeit des Satelliten, G die Gravitationskonstante, M die Masse des Planeten und R die Entfernung . ist vom Mittelpunkt der Erde. Wenn wir uns auf diese Formel verlassen, können wir sehen, dass die für die Umlaufbahn erforderliche Geschwindigkeit gleich der Quadratwurzel der Entfernung vom Objekt zum Erdmittelpunkt mal der Erdbeschleunigung in dieser Entfernung ist. Wenn wir also einen Satelliten in eine kreisförmige Umlaufbahn in 500 km Höhe über der Oberfläche bringen wollten (was Wissenschaftler als Low Earth Orbit LEO bezeichnen würden), bräuchte er eine Geschwindigkeit von ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024)/( 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 beizubehalten, hängt also wirklich von einem Gleichgewicht zwischen zwei Faktoren ab: seiner Geschwindigkeit (oder der Geschwindigkeit, mit der er sich in einer geraden Linie fortbewegen 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, desto schneller muss sie sich bewegen, um sicherzustellen, dass sie nicht auf die Erde zurückfällt.
Wir haben viele Artikel über Satelliten für Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über künstliche Satelliten , und hier ist ein Artikel über die geosynchrone Umlaufbahn.
Weitere Informationen zu Satelliten finden Sie in diesen Artikeln:
Orbitale Objekte
Liste der Satelliten in geostationärer Umlaufbahn
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast über das Space Shuttle aufgenommen. Hör zu, Folge 127: Das US-Space Shuttle .
Quellen:
http://en.wikipedia.org/wiki/ Satellit
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#
