Un satellite artificiale è una meraviglia di tecnologia e ingegneria. Considera solo ciò che gli scienziati devono capire per far sì che ciò accada: prima c'è la gravità, poi una conoscenza completa della fisica e, naturalmente, la natura delle orbite stesse. Quindi, davvero, la domanda su come i satelliti restano in orbita è una questione multidisciplinare che coinvolge una grande conoscenza tecnica e accademica.
Innanzitutto, per capire come un satellite orbita attorno alla Terra, è importante capire che cosa comporta l'orbita. Johann Kepler fu il primo a descrivere accuratamente la forma matematica delle orbite dei pianeti. Mentre si pensava che le orbite dei pianeti attorno al Sole e alla Luna attorno alla Terra fossero perfettamente circolari, Keplero si imbatté nel concetto di orbite ellittiche. Affinché un oggetto rimanga in orbita attorno alla Terra, deve avere una velocità sufficiente per ripercorrere il suo percorso. Ciò vale tanto per un satellite naturale quanto per un satellite artificiale. Dalla scoperta di Keplero, gli scienziati sono stati anche in grado di dedurre che più un satellite è vicino a un oggetto, più forte è la forza di attrazione, quindi deve viaggiare più velocemente per mantenere l'orbita.
Segue la comprensione della gravità stessa. Tutti gli oggetti possiedono un campo gravitazionale, ma è solo nel caso di oggetti particolarmente grandi (cioè pianeti) che si sente questa forza. Nel caso della Terra, l'attrazione gravitazionale viene calcolata a 9,8 m / s2. Tuttavia, questo è un caso specifico sulla superficie del pianeta. Quando si calcolano oggetti in orbita attorno alla Terra, si applica la formula v = (GM / R) 1/2, dove v è la velocità del satellite, G è la costante gravitazionale, M è la massa del pianeta e R è la distanza dal centro della terra. Basandoci su questa formula, siamo in grado di vedere che la velocità richiesta per l'orbita è uguale alla radice quadrata della distanza dall'oggetto al centro della Terra moltiplicata per l'accelerazione dovuta alla gravità a quella distanza. Quindi, se volessimo mettere un satellite in un'orbita circolare a 500 km sopra la superficie (quella che gli scienziati chiamerebbero un LEO in orbita terrestre bassa), avrebbe bisogno di una velocità di ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 o 7615.77 m / s. Maggiore è l'altitudine, minore è la velocità necessaria per mantenere l'orbita.
Quindi, davvero, l'abilità di un satellite di mantenere la sua orbita si riduce a un equilibrio tra due fattori: la sua velocità (o la velocità alla quale viaggerebbe in linea retta) e l'attrazione gravitazionale tra il satellite e il pianeta in orbita. Maggiore è l'orbita, minore è la velocità richiesta. Più l'orbita è vicina, più velocemente deve muoversi per assicurarsi che non ricada sulla Terra.
Abbiamo scritto molti articoli sui satelliti per Space Magazine. Ecco un articolo sui satelliti artificiali e qui un articolo sull'orbita geosincrona.
Se desideri maggiori informazioni sui satelliti, consulta questi articoli:
Oggetti orbitali
Elenco dei satelliti in orbita geostazionaria
Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast sulla navetta spaziale. Ascolta qui, episodio 127: Lo Space Shuttle americano.
fonti:
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#
