Congratulazioni: forse sei una nuova nazione spaziale, cercando di posizionare un nuovo carico utile brillante intorno al pianeta Terra. Hai riunito il know-how tecnico e cerchi di rompere i legami scontrosi e di unirti a un club esclusivo che finora contiene solo 14 nazioni in grado di volare nello spazio indigeno. Ora per la grande domanda: quale orbita dovresti scegliere?
Benvenuti nel meraviglioso mondo della meccanica orbitale. Certo, i satelliti in orbita devono seguire le leggi del movimento di Newton, poiché "cadono" perpetuamente attorno alla Terra senza colpirla. Ma ti costerà in carburante esaurito e complessità tecnica per raggiungere diversi tipi di orbite. Diversi tipi di orbite possono, tuttavia, essere utilizzati per raggiungere obiettivi diversi.
La prima luna artificiale ad essere collocata in orbita terrestre bassa è stata Sputnik 1 lanciata il 4 ottobreesimo, 1957. Ma anche prima dell'alba dell'era spaziale, visionari come il futurista e autore di fantascienza Arthur C. Clarke hanno realizzato il valore di collocare un satellite in un'orbita geosincrona a circa 35.786 chilometri sopra la superficie terrestre. Posizionare un satellite in tale orbita lo mantiene in "blocco" con la Terra che ruota sotto di esso una volta ogni ventiquattro ore.
Ecco alcune delle orbite più comuni prese di mira dai moderni satelliti e dai loro usi:
Orbita terrestre bassa (LEO): posizionando un satellite a 700 km sopra la superficie della Terra che si muove di 27.500 km all'ora, si farà orbitare attorno alla Terra ogni 90 minuti. La Stazione Spaziale Internazionale si trova proprio in tale orbita. Anche i satelliti in LEO sono soggetti alla resistenza atmosferica e devono essere potenziati periodicamente. Il lancio dall'equatore della Terra ti dà una spinta iniziale massima massima di 1.670 km / ora in orbita verso est. Per inciso, l'elevata orbita di inclinazione di 52 gradi della ISS è un compromesso che assicura che sia raggiungibile da vari siti di lancio in tutto il mondo.
Anche l'orbita terrestre bassa sta diventando affollata di spazzatura spaziale e incidenti come il riuscito test missilistico anti-satellite del 2007 da parte della Cina, e la collisione del 2009 di Iridium 33 e il defunto satellite Kosmos-2251 hanno entrambi investito l'orbita terrestre bassa con migliaia di pezzi extra di detriti e non ha aiutato molto la situazione. Ci sono state chiamate per rendere standard la tecnologia di rientro sui futuri satelliti, e questo diventerà fondamentale con l'avvento degli stormi di nano e CubeSats in LEO.
Orbita sincrona al sole: questa è un'orbita retrograda molto inclinata che assicura che l'angolo di illuminazione della Terra sottostante sia coerente su più passaggi. Sebbene sia necessaria una discreta quantità di energia per raggiungere un'orbita sincrona al Sole, oltre a una complessa manovra di spiegamento nota come "zampa di cane", questo tipo di orbita è desiderabile per le missioni di osservazione della Terra. È anche un favorito per i satelliti spia e noterai che molte nazioni che mirano a montare i loro primi satelliti useranno l'obiettivo dichiarato di "osservazione della Terra" per mettere in campo i propri satelliti spia.
Orbita Molyina: un'orbita ellittica molto inclinata progettata dai russi, un'orbita Molyina impiega 12 ore per essere completata, posizionando il satellite su un emisfero per 2/3 della sua orbita e riportandolo sullo stesso punto geografico una volta ogni 24 ore.
Un'orbita semi-sincrona: un'orbita ellittica di 12 ore simile a un'orbita Molyina, un'orbita semi-sincrona è favorita dai satelliti di posizionamento globale.
Orbita geosincrona: il punto sopra menzionato 35.786 km sopra la superficie terrestre in cui un satellite rimane fisso su una particolare longitudine.
Orbita geostazionaria: posiziona un satellite GEO in orbita con un'orbita di zero gradi ed è considerato geostazionario. A volte indicato anche come un'orbita di Clarke, questa posizione è estremamente stabile e i satelliti posizionati lì possono rimanere in orbita per milioni di anni.
Nel 2012 è stato lanciato il satellite EchoStar XVI diretto a GEO con il disco a capsula del tempo Le ultime foto proprio per questo motivo. È possibile che milioni di anni da oggi, i sats GEO potrebbero essere i principali manufatti rimasti dalla civiltà dei primi del XX / XXI secolo.
Orbite di punti di Lagrange: il matematico del XVIII secolo Joseph-Louis Lagrange fece l'osservazione che esistono diversi punti stabili in qualsiasi sistema a tre corpi. Soprannominati punti Lagrange, questi locali servono come posizioni stabili per posizionare osservatori. L'Osservatorio eliosferico solare (SOHO) si trova nel punto L1 per offrirgli una visione continua del Sole; il James Webb Space Telescope è legato nel 2018 per il punto L2 oltre la Luna. Per rimanere in stazione vicino a un punto di LaGrange, un satellite deve entrare in un'orbita di Lissajous o Halo attorno al punto immaginario di Lagrange nello spazio.
Tutte queste orbite hanno pro e contro. Ad esempio, la resistenza atmosferica non è un problema nell'orbita geosincrona, anche se ci vogliono diversi potenziamenti e trasferire le manovre dell'orbita per raggiungere. E come con qualsiasi piano, la complessità aggiunge anche maggiori possibilità di fallimento, mettendo un satellite nell'orbita sbagliata. La missione russa Phobos-Grunt ha subito un tale destino dopo il lancio nel 2011, quando il suo stadio superiore Fregat non è riuscito a funzionare correttamente, bloccando l'astronave interplanetaria in orbita terrestre. Phobos-Grunt è precipitato sulla Terra sopra il Pacifico meridionale il 15 gennaioesimo, 2012.
Lo spazio è un business difficile ed è indispensabile posizionare le cose nell'orbita giusta!
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