Πόσοι τεχνητοί δορυφόροι της Γης υπάρχουν; Πόσοι δορυφόροι βρίσκονται αυτή τη στιγμή (2017) σε γεωστατική τροχιά;

Ακριβώς όπως τα καθίσματα σε ένα θέατρο παρέχουν διαφορετικές προοπτικές σε μια παράσταση, διαφορετικές δορυφορικές τροχιές παρέχουν προοπτικές, η καθεμία με διαφορετικό σκοπό. Μερικοί φαίνονται να αιωρούνται πάνω από ένα σημείο στην επιφάνεια, παρέχοντας μια σταθερή θέα στη μία πλευρά της Γης, ενώ άλλοι κυκλώνουν τον πλανήτη μας, περνώντας πάνω από πολλά σημεία σε μια μέρα.

Τύποι τροχιών

Σε ποιο ύψος πετούν οι δορυφόροι; Υπάρχουν 3 τύποι τροχιών κοντά στη Γη: υψηλή, μέση και χαμηλή. Στο υψηλότερο επίπεδο, πιο μακριά από την επιφάνεια, κατά κανόνα, βρίσκονται πολλοί δορυφόροι καιρού και ορισμένοι επικοινωνίες. Οι δορυφόροι που περιστρέφονται σε μεσαία τροχιά της Γης περιλαμβάνουν πλοήγηση και ειδικούς που έχουν σχεδιαστεί για την παρακολούθηση μιας συγκεκριμένης περιοχής. Τα περισσότερα επιστημονικά διαστημόπλοια, συμπεριλαμβανομένου του στόλου του Συστήματος Παρατήρησης της Γης της NASA, βρίσκονται σε χαμηλή τροχιά.

Η ταχύτητα της κίνησής τους εξαρτάται από το ύψος στο οποίο πετούν οι δορυφόροι. Καθώς πλησιάζετε τη Γη, η βαρύτητα γίνεται ισχυρότερη και η κίνηση επιταχύνεται. Για παράδειγμα, ο δορυφόρος Aqua της NASA χρειάζεται περίπου 99 λεπτά για να περιστραφεί σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας σε υψόμετρο περίπου 705 km, ενώ μια μετεωρολογική συσκευή που βρίσκεται 35.786 km από την επιφάνεια χρειάζεται 23 ώρες, 56 λεπτά και 4 δευτερόλεπτα. Σε απόσταση 384.403 km από το κέντρο της Γης, η Σελήνη ολοκληρώνει μια περιστροφή σε 28 ημέρες.

Αεροδυναμικό παράδοξο

Η αλλαγή του υψομέτρου του δορυφόρου αλλάζει και την τροχιακή του ταχύτητα. Εδώ υπάρχει ένα παράδοξο. Εάν ένας χειριστής δορυφόρων θέλει να αυξήσει την ταχύτητά του, δεν μπορεί απλώς να ανάψει τους κινητήρες για να επιταχύνει. Αυτό θα αυξήσει την τροχιά (και το υψόμετρο), με αποτέλεσμα τη μείωση της ταχύτητας. Αντίθετα, οι κινητήρες θα πρέπει να ενεργοποιούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης του δορυφόρου, μια ενέργεια που θα επιβραδύνει ένα κινούμενο όχημα στη Γη. Αυτή η ενέργεια θα το μετακινήσει χαμηλότερα, επιτρέποντας αυξημένη ταχύτητα.

Χαρακτηριστικά τροχιάς

Εκτός από το υψόμετρο, η διαδρομή ενός δορυφόρου χαρακτηρίζεται από εκκεντρικότητα και κλίση. Το πρώτο σχετίζεται με το σχήμα της τροχιάς. Ένας δορυφόρος με χαμηλή εκκεντρότητα κινείται κατά μήκος μιας τροχιάς κοντά σε κυκλική. Μια έκκεντρη τροχιά έχει το σχήμα έλλειψης. Η απόσταση από το διαστημόπλοιο στη Γη εξαρτάται από τη θέση του.

Η κλίση είναι η γωνία της τροχιάς σε σχέση με τον ισημερινό. Ένας δορυφόρος που βρίσκεται σε τροχιά ακριβώς πάνω από τον ισημερινό έχει μηδενική κλίση. Εάν ένα διαστημόπλοιο περάσει πάνω από τον βόρειο και τον νότιο πόλο (γεωγραφικό, όχι μαγνητικό), η κλίση του είναι 90°.

Όλα μαζί -ύψος, εκκεντρικότητα και κλίση- καθορίζουν την κίνηση του δορυφόρου και πώς θα φαίνεται η Γη από τη σκοπιά του.

Ψηλά κοντά στη Γη

Όταν ο δορυφόρος φτάσει ακριβώς στα 42.164 km από το κέντρο της Γης (περίπου 36 χιλιάδες km από την επιφάνεια), εισέρχεται σε μια ζώνη όπου η τροχιά του ταιριάζει με την περιστροφή του πλανήτη μας. Δεδομένου ότι το σκάφος κινείται με την ίδια ταχύτητα με τη Γη, δηλαδή η περίοδος τροχιάς του είναι 24 ώρες, φαίνεται να παραμένει ακίνητο σε ένα μόνο γεωγραφικό μήκος, αν και μπορεί να παρασύρεται από βορρά προς νότο. Αυτή η ειδική υψηλή τροχιά ονομάζεται γεωσύγχρονη.

Ο δορυφόρος κινείται σε κυκλική τροχιά ακριβώς πάνω από τον ισημερινό (η εκκεντρότητα και η κλίση είναι μηδέν) και παραμένει ακίνητος σε σχέση με τη Γη. Βρίσκεται πάντα πάνω από το ίδιο σημείο στην επιφάνειά του.

Η τροχιά Molniya (κλίση 63,4°) χρησιμοποιείται για παρατήρηση σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Οι γεωστατικοί δορυφόροι συνδέονται με τον ισημερινό, επομένως δεν είναι κατάλληλοι για μακρινές βόρειες ή νότιες περιοχές. Αυτή η τροχιά είναι αρκετά εκκεντρική: το διαστημόπλοιο κινείται σε μια επιμήκη έλλειψη με τη Γη να βρίσκεται κοντά στο ένα άκρο. Επειδή ο δορυφόρος επιταχύνεται από τη βαρύτητα, κινείται πολύ γρήγορα όταν βρίσκεται κοντά στον πλανήτη μας. Καθώς απομακρύνεται, η ταχύτητά του επιβραδύνεται, επομένως περνά περισσότερο χρόνο στην κορυφή της τροχιάς του στο πιο απομακρυσμένο άκρο από τη Γη, η απόσταση από την οποία μπορεί να φτάσει τα 40 χιλιάδες χιλιόμετρα. Η τροχιακή περίοδος είναι 12 ώρες, αλλά ο δορυφόρος περνά περίπου τα δύο τρίτα αυτού του χρόνου σε ένα ημισφαίριο. Όπως μια ημι-σύγχρονη τροχιά, ο δορυφόρος ακολουθεί την ίδια διαδρομή κάθε 24 ώρες. Χρησιμοποιείται για επικοινωνία στο μακρινό βορρά ή στο νότο.

Χαμηλό κοντά στη Γη

Οι περισσότεροι επιστημονικοί δορυφόροι, πολλοί μετεωρολογικοί δορυφόροι και ο διαστημικός σταθμός βρίσκονται σε σχεδόν κυκλική τροχιά χαμηλής Γης. Η κλίση τους εξαρτάται από το τι παρακολουθούν. Το TRMM ξεκίνησε για να παρακολουθεί τις βροχοπτώσεις στις τροπικές περιοχές, επομένως έχει σχετικά χαμηλή κλίση (35°), παραμένοντας κοντά στον ισημερινό.

Πολλοί από τους δορυφόρους του συστήματος παρατήρησης της NASA έχουν μια σχεδόν πολική τροχιά υψηλής κλίσης. Το διαστημόπλοιο κινείται γύρω από τη Γη από πόλο σε πόλο με περίοδο 99 λεπτών. Το ήμισυ του χρόνου περνά από την πλευρά της ημέρας του πλανήτη μας και στον πόλο στρέφεται προς τη νυχτερινή πλευρά.

Καθώς ο δορυφόρος κινείται, η Γη περιστρέφεται από κάτω του. Μέχρι τη στιγμή που το όχημα κινείται προς τη φωτισμένη περιοχή, βρίσκεται πάνω από την περιοχή δίπλα στη ζώνη της τελευταίας τροχιάς του. Σε ένα 24ωρο, οι πολικοί δορυφόροι καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος της Γης δύο φορές: μία τη μέρα και μία τη νύχτα.

Ήλιος-σύγχρονη τροχιά

Ακριβώς όπως οι γεωσύγχρονοι δορυφόροι πρέπει να βρίσκονται πάνω από τον ισημερινό, κάτι που τους επιτρέπει να παραμείνουν πάνω από ένα σημείο, οι πολικοί δορυφόροι σε τροχιά έχουν τη δυνατότητα να παραμένουν ταυτόχρονα. Η τροχιά τους είναι σύγχρονη με τον ήλιο - όταν το διαστημόπλοιο διασχίζει τον ισημερινό, η τοπική ηλιακή ώρα είναι πάντα η ίδια. Για παράδειγμα, ο δορυφόρος Terra τον διασχίζει πάντα πάνω από τη Βραζιλία στις 10:30 π.μ. Η επόμενη διέλευση 99 λεπτά αργότερα πάνω από τον Ισημερινό ή την Κολομβία γίνεται επίσης στις 10:30 τοπική ώρα.

Μια σύγχρονη τροχιά με τον ήλιο είναι απαραίτητη για την επιστήμη επειδή επιτρέπει στο ηλιακό φως να παραμείνει στην επιφάνεια της Γης, αν και θα ποικίλλει ανάλογα με την εποχή. Αυτή η συνέπεια σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να συγκρίνουν εικόνες του πλανήτη μας από την ίδια εποχή για αρκετά χρόνια χωρίς να ανησυχούν για πολύ μεγάλα άλματα στο φως, που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν την ψευδαίσθηση της αλλαγής. Χωρίς μια ηλιακή-σύγχρονη τροχιά, θα ήταν δύσκολο να τα παρακολουθήσουμε με την πάροδο του χρόνου και να συλλέξουμε τις πληροφορίες που απαιτούνται για τη μελέτη της κλιματικής αλλαγής.

Η διαδρομή του συντρόφου εδώ είναι πολύ περιορισμένη. Εάν βρίσκεται σε υψόμετρο 100 km, η τροχιά θα πρέπει να έχει κλίση 96°. Οποιαδήποτε απόκλιση θα είναι απαράδεκτη. Δεδομένου ότι η ατμοσφαιρική αντίσταση και η βαρυτική δύναμη του Ήλιου και της Σελήνης αλλάζουν την τροχιά της συσκευής, πρέπει να ρυθμίζεται τακτικά.

Έγχυση σε τροχιά: εκτόξευση

Η εκτόξευση ενός δορυφόρου απαιτεί ενέργεια, η ποσότητα της οποίας εξαρτάται από τη θέση του τόπου εκτόξευσης, το ύψος και την κλίση της μελλοντικής τροχιάς της κίνησής του. Το να φτάσετε σε μια μακρινή τροχιά απαιτεί περισσότερη ενέργεια. Οι δορυφόροι με σημαντική κλίση (για παράδειγμα, οι πολικοί) είναι πιο ενεργοβόροι από εκείνους που κυκλώνουν τον ισημερινό. Η εισαγωγή σε τροχιά χαμηλής κλίσης υποβοηθάται από την περιστροφή της Γης. κινείται υπό γωνία 51,6397°. Αυτό είναι απαραίτητο για να διευκολυνθεί η πρόσβαση των διαστημικών λεωφορείων και των ρωσικών πυραύλων. Το ύψος του ISS είναι 337-430 km. Οι πολικοί δορυφόροι, από την άλλη, δεν λαμβάνουν καμία βοήθεια από την ορμή της Γης, επομένως απαιτούν περισσότερη ενέργεια για να ανέβουν στην ίδια απόσταση.

Προσαρμογή

Μόλις εκτοξευτεί ένας δορυφόρος, πρέπει να γίνουν προσπάθειες για να διατηρηθεί σε μια συγκεκριμένη τροχιά. Επειδή η Γη δεν είναι μια τέλεια σφαίρα, η βαρύτητα της είναι ισχυρότερη σε ορισμένα σημεία. Αυτή η ανωμαλία, μαζί με τη βαρυτική έλξη του Ήλιου, της Σελήνης και του Δία (ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος), αλλάζει την κλίση της τροχιάς. Καθ' όλη τη διάρκεια ζωής τους, οι δορυφόροι GOES έχουν προσαρμοστεί τρεις ή τέσσερις φορές. Τα οχήματα χαμηλής τροχιάς της NASA πρέπει να προσαρμόζουν την κλίση τους ετησίως.

Επιπλέον, οι δορυφόροι κοντά στη Γη επηρεάζονται από την ατμόσφαιρα. Τα ανώτερα στρώματα, αν και αρκετά σπάνια, ασκούν αρκετά ισχυρή αντίσταση ώστε να τα τραβήξουν πιο κοντά στη Γη. Η δράση της βαρύτητας οδηγεί στην επιτάχυνση των δορυφόρων. Με την πάροδο του χρόνου, καίγονται, κινούνται σπειροειδώς χαμηλότερα και πιο γρήγορα στην ατμόσφαιρα ή πέφτουν στη Γη.

Η ατμοσφαιρική αντίσταση είναι ισχυρότερη όταν ο Ήλιος είναι ενεργός. Ακριβώς όπως ο αέρας σε ένα μπαλόνι διαστέλλεται και ανεβαίνει όταν θερμαίνεται, η ατμόσφαιρα ανεβαίνει και διαστέλλεται όταν ο Ήλιος του δίνει επιπλέον ενέργεια. Λεπτά στρώματα της ατμόσφαιρας ανεβαίνουν και τη θέση τους παίρνουν πιο πυκνά στρώματα. Επομένως, οι δορυφόροι που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη πρέπει να αλλάζουν τη θέση τους περίπου τέσσερις φορές το χρόνο για να αντισταθμίσουν την ατμοσφαιρική αντίσταση. Όταν η ηλιακή δραστηριότητα είναι στο μέγιστο, η θέση της συσκευής πρέπει να ρυθμίζεται κάθε 2-3 εβδομάδες.

Διαστημικά συντρίμμια

Ο τρίτος λόγος που αναγκάζει μια αλλαγή στην τροχιά είναι τα διαστημικά σκουπίδια. Ένας από τους δορυφόρους επικοινωνιών του Iridium συγκρούστηκε με ένα μη λειτουργικό ρωσικό διαστημόπλοιο. Συνετρίβη, δημιουργώντας ένα σύννεφο συντριμμιών που αποτελείται από περισσότερα από 2.500 κομμάτια. Κάθε στοιχείο προστέθηκε στη βάση δεδομένων, η οποία περιλαμβάνει σήμερα πάνω από 18.000 αντικείμενα ανθρωπογενούς προέλευσης.

Η NASA παρακολουθεί προσεκτικά οτιδήποτε μπορεί να βρίσκεται στην πορεία των δορυφόρων, αφού οι τροχιές έπρεπε ήδη να αλλάξουν αρκετές φορές λόγω των διαστημικών απορριμμάτων.

Οι μηχανικοί παρακολουθούν τη θέση των διαστημικών σκουπιδιών και των δορυφόρων που θα μπορούσαν να παρεμποδίσουν την κίνηση και σχεδιάζουν προσεκτικά ελιγμούς αποφυγής, όπως απαιτείται. Η ίδια ομάδα σχεδιάζει και εκτελεί ελιγμούς για να προσαρμόσει την κλίση και το υψόμετρο του δορυφόρου.

> Πόσοι δορυφόροι υπάρχουν στο διάστημα;

Βρίσκω, πόσοι τεχνητοί δορυφόροι υπάρχουν στο διάστημα;: ιστορία της διαστημικής έρευνας, εκτόξευση του πρώτου δορυφόρου, αριθμός σε χαμηλή τροχιά της Γης.

Στις 4 Οκτωβρίου 1957, η διαστημική εποχή ξεκίνησε με την εκτόξευση του πρώτου δορυφόρου, του Sputnik 1. Ήταν προορισμένος να περάσει 3 μήνες σε τροχιά και να καεί στην ατμόσφαιρα. Από εκείνη τη στιγμή, πολλές συσκευές έχουν σταλεί στο διάστημα: στην τροχιά της Γης, γύρω από τη Σελήνη, γύρω από τον Ήλιο, άλλους πλανήτες, ακόμη και πέρα ​​από το ηλιακό σύστημα. Πόσοι δορυφόροι υπάρχουν στο διάστημα; Υπάρχουν 1071 λειτουργικοί δορυφόροι μόνο σε τροχιά της Γης, το 50% των οποίων είναι ανεπτυγμένοι στις ΗΠΑ.

Οι μισοί από τους δορυφόρους βρίσκονται σε χαμηλή τροχιά της Γης (πολλές εκατοντάδες χιλιόμετρα). Αυτά περιλαμβάνουν τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και δορυφόρους παρατήρησης. Ένα συγκεκριμένο τμήμα βρίσκεται σε μεσαία τροχιά της Γης (20.000 km) - δορυφόροι που χρησιμοποιούνται για πλοήγηση. Μια μικρή ομάδα εισέρχεται σε μια ελλειπτική τροχιά. Τα υπόλοιπα περιστρέφονται σε γεωστατική τροχιά (36.000 km).

Αν μπορούσαμε να τα δούμε με γυμνό μάτι, θα φαινόταν στατικά. Η παρουσία τους σε μια συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή διασφαλίζει την επικοινωνιακή σταθερότητα, τη συνέχεια των εκπομπών και των μετεωρολογικών παρατηρήσεων.

Αλλά αυτή δεν είναι ολόκληρη η λίστα. Υπάρχουν πολλά τεχνητά αντικείμενα που περιστρέφονται γύρω από τον πλανήτη. Ανάμεσα σε αυτά τα διαστημικά σκουπίδια, είναι ορατά ενισχυτές, ανενεργοί δορυφόροι, ακόμη και μέρη πλοίων και στολών. Έχει υπολογιστεί ότι υπάρχουν περίπου 21.000 αντικείμενα σε τροχιά μεγαλύτερη από 10 cm (ένα μικρό μέρος είναι επιχειρησιακοί δορυφόροι). 500.000 θραύσματα φτάνουν σε μέγεθος 1-10 cm.

Η τροχιά της Γης είναι τόσο γεμάτη με συντρίμμια που ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός πρέπει να μετακινηθεί για να αποφύγει επικίνδυνες συγκρούσεις. Οι επιστήμονες ανησυχούν ότι στο εγγύς μέλλον αυτά τα θραύσματα θα αποτελέσουν σοβαρή απειλή για τις εκτοξεύσεις στο διάστημα. Θα αποδειχθεί ότι απλά θα κλειστούμε από ολόκληρο τον χώρο με ένα στρώμα μεταλλικών εξαρτημάτων.

Υπάρχουν επίσης αρκετοί δορυφόροι γύρω από τη Σελήνη. Επιπλέον, ένα πλοίο βρίσκεται κοντά στον Ερμή, ένα στην Αφροδίτη, 3 στον Άρη και ένα κοντά στον Κρόνο. Ο ήλιος επίσης δεν είναι μόνος, αν και βρίσκονται εκεί σε απόσταση που δεν επιτρέπει την καταστροφή. Το 2013, το Voyager άφησε την ηλιακή ηλιόσφαιρα και εισήλθε στο διαστρικό μέσο.

Είναι εκπληκτικό πόσες συσκευές μπορέσαμε να στείλουμε για περισσότερο από μισό αιώνα. Όλες αυτές οι αποστολές έχουν διευρύνει τη γνώση για το διάστημα και σύντομα το αφιλόξενο διάστημα θα αποκαλύψει τα μυστικά του. Επισκεφτείτε τη σελίδα τρισδιάστατου μοντέλου διαστημικών απορριμμάτων για να δείτε πόσοι δορυφόροι βρίσκονται αυτήν τη στιγμή στο διάστημα και να εξερευνήσετε το πρόβλημα των συντριμμιών στην τροχιά της Γης.

16.800 τεχνητά αντικείμενα πετούν πάνω από τα κεφάλια μας, ανάμεσά τους 6.000 δορυφόροι, τα υπόλοιπα θεωρούνται διαστημικά σκουπίδια - αυτά είναι τα ανώτερα στάδια και τα συντρίμμια. Υπάρχουν λιγότερες συσκευές που λειτουργούν ενεργά - περίπου 850.

Ο AMSAT OSCAR-7, που εκτοξεύτηκε σε τροχιά στις 15 Νοεμβρίου 1974, θεωρείται ο μακροβιότερος δορυφόρος. Αυτή η μικρή συσκευή (το βάρος της είναι 28,8 κιλά) προορίζεται για ραδιοερασιτεχνικές επικοινωνίες. Το μεγαλύτερο αντικείμενο σε τροχιά είναι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS). Το βάρος του είναι περίπου 450 τόνοι.

Οι δορυφόροι που παρέχουν επικοινωνίες σε φορείς εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας (Beeline, MTS και Megafon) τοποθετούνται σε δύο τύπους τροχιών: χαμηλή και γεωστατική.

Σε χαμηλό υψόμετρο, 780 χιλιόμετρα από τη Γη, βρίσκεται το παγκόσμιο σύστημα επικοινωνιών Iridium που χρησιμοποιείται από εταιρείες κινητής τηλεφωνίας. Η ιδέα της δημιουργίας του προτάθηκε τη δεκαετία του 1980 από τη Motorola. Το σύστημα οφείλει το όνομά του στο χημικό στοιχείο ιρίδιο: υποτίθεται ότι περιέχει 77 συσκευές, που είναι ίσο με τον ατομικό αριθμό του ιριδίου. Το Iridium έχει αυτή τη στιγμή 66 δορυφόρους.

Η γεωστατική τροχιά βρίσκεται σε υψόμετρο 35.786 χιλιομέτρων πάνω από τον ισημερινό. Είναι πιο κερδοφόρο να τοποθετείτε δορυφόρους επικοινωνίας σε αυτό, καθώς δεν χρειάζεται να στρέφετε συνεχώς την κεραία - οι συσκευές περιστρέφονται με τη Γη και βρίσκονται πάντα πάνω από ένα σημείο. Ο γεωστατικός σταθμός έχει 178 δορυφόρους. Η μεγαλύτερη ομάδα στη Ρωσία ανήκει στην Ομοσπονδιακή Κρατική Ενιαία Επιχείρηση "Space Communications": 9 δορυφόροι της σειράς "Express" παρέχουν τηλεοπτικές και ραδιοφωνικές εκπομπές, κινητές συσκευές, καθώς και κυβερνητικές και προεδρικές επικοινωνίες και Διαδίκτυο. Μετεωρολογικοί δορυφόροι και δορυφόροι παρατήρησης βρίσκονται επίσης σε γεωστατική τροχιά. Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι καταγράφουν αλλαγές στην ατμόσφαιρα, οι «παρατηρητές» καθορίζουν τον βαθμό ωρίμανσης των σιτηρών, τον βαθμό ξηρασίας κ.λπ.

Γήινος δορυφόρος είναι κάθε αντικείμενο που κινείται κατά μήκος μιας καμπύλης διαδρομής γύρω από έναν πλανήτη. Η Σελήνη είναι ο αρχικός, φυσικός δορυφόρος της Γης, και υπάρχουν πολλοί τεχνητοί δορυφόροι, συνήθως σε κοντινή τροχιά προς τη Γη. Η διαδρομή που ακολουθεί ένας δορυφόρος είναι μια τροχιά, η οποία μερικές φορές παίρνει τη μορφή κύκλου.

Περιεχόμενο:

Για να καταλάβουμε γιατί οι δορυφόροι κινούνται με τον τρόπο που κινούνται, πρέπει να επιστρέψουμε στον φίλο μας τον Newton. Ο Νεύτωνας πρότεινε ότι υπάρχει μια βαρυτική δύναμη μεταξύ οποιωνδήποτε δύο αντικειμένων στο Σύμπαν. Αν όχι αυτή η δύναμη, ένας δορυφόρος που κινείται κοντά στον πλανήτη θα συνέχιζε να κινείται με την ίδια ταχύτητα και προς την ίδια κατεύθυνση - σε ευθεία γραμμή. Ωστόσο, αυτή η ευθύγραμμη αδρανειακή διαδρομή του δορυφόρου εξισορροπείται από μια ισχυρή βαρυτική έλξη που κατευθύνεται προς το κέντρο του πλανήτη.

Τροχιές δορυφόρων τεχνητής γης

Μερικές φορές η τροχιά ενός τεχνητού δορυφόρου της Γης μοιάζει με έλλειψη, ένας συμπιεσμένος κύκλος που κινείται γύρω από δύο σημεία γνωστά ως εστίες. Ισχύουν οι ίδιοι βασικοί νόμοι κίνησης, εκτός από το ότι ο πλανήτης βρίσκεται σε μία από τις εστίες. Ως αποτέλεσμα, η καθαρή δύναμη που εφαρμόζεται στον δορυφόρο δεν είναι ομοιόμορφη σε όλη την τροχιά και η ταχύτητα του δορυφόρου αλλάζει συνεχώς. Κινείται πιο γρήγορα όταν είναι πιο κοντά στη Γη - ένα σημείο γνωστό ως περίγειο - και πιο αργά όταν είναι πιο απομακρυσμένο από τη Γη - ένα σημείο γνωστό ως απόγειο.

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές δορυφορικές τροχιές της Γης. Αυτές που τυγχάνουν της μεγαλύτερης προσοχής είναι οι γεωστατικές τροχιές επειδή είναι ακίνητες σε ένα συγκεκριμένο σημείο της Γης.

Η τροχιά που επιλέγεται για έναν τεχνητό δορυφόρο εξαρτάται από την εφαρμογή του. Για παράδειγμα, η ζωντανή μετάδοση της τηλεόρασης χρησιμοποιεί τη γεωστατική τροχιά. Πολλοί δορυφόροι επικοινωνιών χρησιμοποιούν επίσης γεωστατική τροχιά. Άλλα δορυφορικά συστήματα, όπως τα δορυφορικά τηλέφωνα, ενδέχεται να χρησιμοποιούν τροχιές χαμηλής Γης.

Ομοίως, τα δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για πλοήγηση, όπως το Navstar ή το Global Positioning (GPS), καταλαμβάνουν μια σχετικά χαμηλή τροχιά της Γης. Υπάρχουν επίσης πολλοί άλλοι τύποι δορυφόρων. Από δορυφόρους καιρού έως ερευνητικούς δορυφόρους. Το καθένα θα έχει τον δικό του τύπο τροχιάς ανάλογα με την εφαρμογή του.

Η πραγματική τροχιά του δορυφόρου της Γης που θα επιλεγεί θα εξαρτηθεί από παράγοντες όπως η λειτουργία του και η περιοχή στην οποία πρόκειται να εξυπηρετήσει. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τροχιά του δορυφόρου της Γης μπορεί να είναι τόσο μεγάλη όσο 100 μίλια (160 km) για μια τροχιά χαμηλής γης LEO, ενώ άλλες μπορεί να φτάσει πάνω από 22.000 μίλια (36.000 km) όπως στην περίπτωση μιας τροχιάς GEO χαμηλής γης.

Ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος γης

Ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος γης εκτοξεύτηκε στις 4 Οκτωβρίου 1957 από τη Σοβιετική Ένωση και ήταν ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος στην ιστορία.

Ο Sputnik 1 ήταν ο πρώτος από πολλούς δορυφόρους που εκτόξευσε η Σοβιετική Ένωση στο πρόγραμμα Sputnik, οι περισσότεροι από τους οποίους ήταν επιτυχημένοι. Ο δορυφόρος 2 ακολούθησε τον δεύτερο δορυφόρο σε τροχιά και επίσης τον πρώτο που μετέφερε ένα ζώο, ένα θηλυκό σκυλί με το όνομα Λάικα. Το Sputnik 3 υπέστη την πρώτη αποτυχία.

Ο πρώτος γήινος δορυφόρος είχε μάζα περίπου 83 kg, είχε δύο ραδιοπομπούς (20.007 και 40.002 MHz) και περιφερόταν γύρω από τη Γη σε απόσταση 938 km από το απόγειό του και 214 km στο περίγειό του. Η ανάλυση των ραδιοσημάτων χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τη συγκέντρωση ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα. Η θερμοκρασία και η πίεση κωδικοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια των ραδιοφωνικών σημάτων που εξέπεμψε, υποδεικνύοντας ότι ο δορυφόρος δεν ήταν διάτρητος από μετεωρίτη.

Ο πρώτος γήινος δορυφόρος ήταν μια σφαίρα αλουμινίου με διάμετρο 58 cm, με τέσσερις μακριές και λεπτές κεραίες μήκους από 2,4 έως 2,9 m. Οι κεραίες έμοιαζαν με μακριά μουστάκια. Το διαστημόπλοιο έλαβε πληροφορίες σχετικά με την πυκνότητα της ανώτερης ατμόσφαιρας και τη διάδοση των ραδιοκυμάτων στην ιονόσφαιρα. Τα όργανα και οι πηγές ηλεκτρικής ενέργειας στεγάζονταν σε μια κάψουλα που περιελάμβανε επίσης ραδιοπομπούς που λειτουργούσαν στα 20.007 και 40.002 MHz (μήκος κύματος περίπου 15 και 7,5 m), οι εκπομπές πραγματοποιήθηκαν σε εναλλακτικές ομάδες διάρκειας 0,3 δευτερολέπτων. Η τηλεμετρία εδάφους περιλάμβανε δεδομένα θερμοκρασίας στο εσωτερικό και στην επιφάνεια της σφαίρας.

Επειδή η σφαίρα ήταν γεμάτη με άζωτο υπό πίεση, ο Sputnik 1 είχε την πρώτη του ευκαιρία να ανιχνεύσει μετεωρίτες, αν και δεν το έκανε. Η απώλεια πίεσης στο εσωτερικό, λόγω διείσδυσης στην εξωτερική επιφάνεια, αντικατοπτρίστηκε στα δεδομένα θερμοκρασίας.

Τύποι τεχνητών δορυφόρων

Οι τεχνητοί δορυφόροι διατίθενται σε διαφορετικούς τύπους, σχήματα, μεγέθη και παίζουν διαφορετικούς ρόλους.

• Δορυφόροι καιρούβοηθήστε τους μετεωρολόγους να προβλέψουν τον καιρό ή να δουν τι συμβαίνει αυτή τη στιγμή. Ένα καλό παράδειγμα είναι ο Γεωστατικός Επιχειρησιακός Περιβαλλοντικός Δορυφόρος (GOES). Αυτοί οι δορυφόροι της γης συνήθως περιέχουν κάμερες που μπορούν να επιστρέψουν φωτογραφίες του καιρού της Γης, είτε από σταθερές γεωστατικές θέσεις είτε από πολικές τροχιές.
• Δορυφόροι επικοινωνιώνεπιτρέπουν τη μετάδοση τηλεφωνικών και ενημερωτικών συνομιλιών μέσω δορυφόρου. Οι τυπικοί δορυφόροι επικοινωνιών περιλαμβάνουν τον Telstar και τον Intelsat. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό ενός επικοινωνιακού δορυφόρου είναι ο αναμεταδότης, ένας ραδιοφωνικός δέκτης που λαμβάνει μια συνομιλία σε μια συχνότητα και στη συνέχεια την ενισχύει και την αναμεταδίδει στη Γη σε διαφορετική συχνότητα. Ένας δορυφόρος περιέχει συνήθως εκατοντάδες ή χιλιάδες αναμεταδότες. Οι δορυφόροι επικοινωνιών είναι συνήθως γεωσύγχρονοι.
• Δορυφόροι εκπομπήςμεταδίδουν τηλεοπτικά σήματα από το ένα σημείο στο άλλο (παρόμοιο με τους δορυφόρους επικοινωνίας).
• Επιστημονικοί δορυφόροι, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, πραγματοποιούν κάθε είδους επιστημονικές αποστολές. Κοιτάζουν τα πάντα, από τις ηλιακές κηλίδες μέχρι τις ακτίνες γάμμα.
• Δορυφόροι πλοήγησηςβοηθούν πλοία και αεροπλάνα στην πλοήγηση. Οι πιο διάσημοι είναι οι δορυφόροι GPS NAVSTAR.
• Δορυφόροι διάσωσηςανταποκρίνεται σε σήματα ραδιοπαρεμβολών.
• Δορυφόροι γεωσκόπησηςελέγχοντας τον πλανήτη για αλλαγές σε οτιδήποτε, από τη θερμοκρασία, τη δασική κάλυψη έως την κάλυψη πάγου. Οι πιο γνωστές είναι η σειρά Landsat.
• Στρατιωτικοί δορυφόροιΟι Γη βρίσκονται σε τροχιά, αλλά πολλές από τις πληροφορίες για την πραγματική θέση παραμένουν μυστικές. Οι δορυφόροι θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν κρυπτογραφημένο ρελέ επικοινωνιών, πυρηνική παρακολούθηση, επιτήρηση κινήσεων του εχθρού, έγκαιρη προειδοποίηση εκτοξεύσεων πυραύλων, υποκλοπή επίγειων ραδιοζεύξεων, απεικόνιση ραντάρ και φωτογραφία (χρησιμοποιώντας ουσιαστικά μεγάλα τηλεσκόπια που φωτογραφίζουν στρατιωτικά ενδιαφέρουσες περιοχές).

Γη από τεχνητό δορυφόρο σε πραγματικό χρόνο

Εικόνες της γης από τεχνητό δορυφόρο, που μεταδίδονται σε πραγματικό χρόνο από τη NASA από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Οι εικόνες καταγράφονται από τέσσερις κάμερες υψηλής ανάλυσης που απομονώνονται από τις χαμηλές θερμοκρασίες, επιτρέποντάς μας να νιώθουμε πιο κοντά στο διάστημα από ποτέ.

Το πείραμα (HDEV) στο ISS ενεργοποιήθηκε στις 30 Απριλίου 2014. Τοποθετείται στον εξωτερικό μηχανισμό φορτίου της μονάδας Columbus του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος. Αυτό το πείραμα περιλαμβάνει πολλές βιντεοκάμερες υψηλής ευκρίνειας που είναι κλεισμένες σε ένα περίβλημα.

Συμβουλή; βάλτε τη συσκευή αναπαραγωγής σε HD και πλήρη οθόνη. Υπάρχουν φορές που η οθόνη θα είναι μαύρη, αυτό μπορεί να οφείλεται σε δύο λόγους: ο σταθμός διέρχεται από μια τροχιακή ζώνη όπου είναι τη νύχτα, η τροχιά διαρκεί περίπου 90 λεπτά. Ή η οθόνη σκουραίνει όταν αλλάζουν οι κάμερες.

Πόσοι δορυφόροι υπάρχουν στην τροχιά της Γης 2018;

Σύμφωνα με τον Δείκτη Αντικειμένων που Εκτοξεύτηκαν στο Διάστημα του Γραφείου των Ηνωμένων Εθνών για Υποθέσεις Εξωτερικού Διαστήματος (UNOOSA), υπάρχουν αυτή τη στιγμή περίπου 4.256 δορυφόροι στην τροχιά της Γης, σημειώνοντας αύξηση 4,39% από πέρυσι.

221 δορυφόροι εκτοξεύτηκαν το 2015, οι δεύτεροι περισσότεροι μέσα σε ένα μόνο έτος, αν και είναι κάτω από τον αριθμό ρεκόρ των 240 που εκτοξεύτηκαν το 2014. Η αύξηση του αριθμού των δορυφόρων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη είναι μικρότερη από τον αριθμό που εκτοξεύτηκε πέρυσι, επειδή οι δορυφόροι έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής. Οι μεγάλοι δορυφόροι επικοινωνιών διαρκούν 15 χρόνια ή περισσότερο, ενώ οι μικροί δορυφόροι όπως ο CubeSats μπορούν να αναμένουν διάρκεια ζωής μόνο 3-6 μηνών.

Πόσοι από αυτούς τους δορυφόρους σε τροχιά της Γης είναι λειτουργικοί;

Η Ένωση Επιστημόνων (UCS) διευκρινίζει ποιοι από αυτούς τους δορυφόρους σε τροχιά λειτουργούν και δεν είναι τόσο όσο νομίζετε! Υπάρχουν επί του παρόντος μόνο 1.419 λειτουργικοί δορυφόροι της Γης—μόνο περίπου το ένα τρίτο του συνολικού αριθμού σε τροχιά. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει πολύ άχρηστο μέταλλο σε όλο τον πλανήτη! Γι' αυτό υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον από εταιρείες που εξετάζουν πώς συλλαμβάνουν και επιστρέφουν διαστημικά συντρίμμια, χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως διαστημικά δίχτυα, σφεντόνες ή ηλιακά πανιά.

Τι κάνουν όλοι αυτοί οι δορυφόροι;

Σύμφωνα με το UCS, οι κύριοι στόχοι των επιχειρησιακών δορυφόρων είναι:

• Επικοινωνίες - 713 δορυφόροι
• Παρατήρηση Γης/επιστήμη - 374 δορυφόροι
• Επίδειξη/ανάπτυξη τεχνολογίας με χρήση 160 δορυφόρων
• Πλοήγηση & GPS - 105 δορυφόροι
• Διαστημική επιστήμη - 67 δορυφόροι

Πρέπει να σημειωθεί ότι ορισμένοι δορυφόροι έχουν πολλαπλούς σκοπούς.

Σε ποιον ανήκει οι δορυφόροι της Γης;

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι χρηστών στη βάση δεδομένων UCS, αν και το 17% των δορυφόρων ανήκουν σε πολλούς χρήστες.

• 94 δορυφόροι καταγεγραμμένοι από πολίτες: πρόκειται συνήθως για εκπαιδευτικά ιδρύματα, αν και υπάρχουν και άλλοι εθνικοί οργανισμοί. Το 46% αυτών των δορυφόρων έχουν σκοπό την ανάπτυξη τεχνολογιών όπως η επιστήμη της Γης και του Διαστήματος. Οι παρατηρήσεις αντιστοιχούν σε άλλο 43%.
• 579 ανήκουν σε εμπορικούς χρήστες: εμπορικούς οργανισμούς και κυβερνητικούς οργανισμούς που θέλουν να πουλήσουν τα δεδομένα που συλλέγουν. Το 84% αυτών των δορυφόρων εστιάζονται στις επικοινωνίες και τις υπηρεσίες παγκόσμιου εντοπισμού θέσης. από το υπόλοιπο 12% είναι δορυφόροι παρατήρησης της Γης.
• 401 δορυφόροι ανήκουν σε κυβερνητικούς χρήστες: κυρίως εθνικούς διαστημικούς οργανισμούς, αλλά και άλλους εθνικούς και διεθνείς φορείς. Το 40% από αυτούς είναι δορυφόροι επικοινωνιών και παγκόσμιου εντοπισμού θέσης. άλλο 38% επικεντρώνεται στην παρατήρηση της Γης. Από τα υπόλοιπα, η ανάπτυξη της διαστημικής επιστήμης και τεχνολογίας αντιπροσωπεύει το 12% και το 10%, αντίστοιχα.
• 345 δορυφόροι ανήκουν στον στρατό: και πάλι το επίκεντρο εδώ είναι οι επικοινωνίες, η παρατήρηση της Γης και τα συστήματα παγκόσμιας εντοπισμού θέσης, με το 89% των δορυφόρων να έχουν έναν από αυτούς τους τρεις σκοπούς.

Πόσους δορυφόρους έχουν οι χώρες;

Σύμφωνα με την UNOOSA, περίπου 65 χώρες έχουν εκτοξεύσει δορυφόρους, αν και η βάση δεδομένων UCS έχει μόνο 57 χώρες που έχουν καταγραφεί χρησιμοποιώντας δορυφόρους, και ορισμένοι δορυφόροι αναφέρονται σε κοινούς/πολυεθνικούς φορείς. Το μεγαλύτερο:

• ΗΠΑ με 576 δορυφόρους
• Η Κίνα με 181 δορυφόρους
• Η Ρωσία με 140 δορυφόρους
• Το Ηνωμένο Βασίλειο αναφέρεται ως έχει 41 δορυφόρους, συν συμμετέχει σε επιπλέον 36 δορυφόρους που διαχειρίζεται η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος.

Θυμηθείτε όταν κοιτάτε!
Την επόμενη φορά που θα κοιτάξετε τον νυχτερινό ουρανό, θυμηθείτε ότι ανάμεσα σε εσάς και τα αστέρια υπάρχουν περίπου δύο εκατομμύρια κιλά μετάλλου που περιβάλλουν τη Γη!