القمر الصناعي الاصطناعي هو أعجوبة في التكنولوجيا والهندسة. ما عليك سوى التفكير في ما يحتاج العلماء إلى فهمه لتحقيق ذلك: أولاً ، هناك الجاذبية ، ثم معرفة شاملة بالفيزياء ، وبالطبع طبيعة المدارات نفسها. لذا ، فإن السؤال حول كيفية بقاء الأقمار الصناعية في Orbit ، هو سؤال متعدد التخصصات ينطوي على قدر كبير من المعرفة التقنية والأكاديمية.
أولاً ، لفهم كيف يدور القمر الصناعي حول الأرض ، من المهم فهم ما يستتبعه المدار. كان يوهان كيبلر أول من وصف بدقة الشكل الرياضي لمدارات الكواكب. في حين كان يعتقد أن مدارات الكواكب حول الشمس والقمر حول الأرض دائرية تمامًا ، تعثر كيبلر في مفهوم المدارات الإهليلجية. لكي يبقى جسم ما في مدار حول الأرض ، يجب أن يكون لديه سرعة كافية لتتبع مساره. هذا صحيح بالنسبة للقمر الصناعي الطبيعي مثله مثل القمر الصناعي. من اكتشاف كيبلر ، تمكن العلماء أيضًا من الاستدلال على أنه كلما اقترب القمر الصناعي من جسم ما ، كلما كانت قوة الجذب أقوى ، وبالتالي يجب عليه السفر بشكل أسرع من أجل الحفاظ على المدار.
يأتي بعد ذلك فهم الجاذبية نفسها. تمتلك جميع الأجسام مجال جاذبية ، ولكن فقط في حالة الأجسام الكبيرة بشكل خاص (أي الكواكب) التي تشعر بها هذه القوة. في حالة الأرض ، يتم حساب قوة الجاذبية إلى 9.8 م / ثانية 2. ومع ذلك ، هذه حالة محددة على سطح الكوكب. عند حساب الأجسام في المدار حول الأرض ، تنطبق الصيغة v = (GM / R) 1/2 ، حيث v هي سرعة القمر الصناعي ، و G هو ثابت الجاذبية ، و M هو كتلة الكوكب ، و R هي المسافة من مركز الأرض. بالاعتماد على هذه الصيغة ، يمكننا أن نرى أن السرعة المطلوبة للمدار تساوي الجذر التربيعي للمسافة من الجسم إلى مركز الأرض مضروبًا بالتسارع بسبب الجاذبية عند تلك المسافة. لذا إذا أردنا وضع قمر صناعي في مدار دائري على ارتفاع 500 كيلومتر فوق السطح (ما يسميه العلماء المدار الأرضي المنخفض LEO) ، فسوف يحتاج إلى سرعة ((6.67 × 10-11 * 6.0 × 1024) / ( 6900000)) 1/2 أو 7615.77 م / ث. كلما زاد الارتفاع ، كانت السرعة أقل للحفاظ على المدار.
لذا ، فإن قدرة الأقمار الصناعية على الحفاظ على مدارها تنحصر في التوازن بين عاملين: سرعتها (أو السرعة التي ستنتقل بها في خط مستقيم) ، وسحب الجاذبية بين القمر الصناعي والكوكب الذي يدور حوله. كلما كان المدار أعلى ، كانت السرعة أقل. كلما اقترب المدار ، كان يجب أن يتحرك بشكل أسرع لضمان عدم سقوطه مرة أخرى على الأرض.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول الأقمار الصناعية لمجلة الفضاء. إليك مقالة عن الأقمار الصناعية الاصطناعية ، وإليك مقال عن المدار المتزامن مع الأرض.
إذا كنت تريد المزيد من المعلومات حول الأقمار الصناعية ، فراجع هذه المقالات:
الأجسام المدارية
قائمة الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض
لقد سجلنا أيضًا حلقة من فريق علم الفلك حول مكوك الفضاء. استمع هنا ، الحلقة 127: مكوك الفضاء الأمريكي.
مصادر:
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#
