Satelit artificial

Satelitul sovietic Sputnik 1 , primul obiect artificial pe orbita Pământului

Satelitul artificial Skylab

Termenul de satelit artificial înseamnă un dispozitiv fabricat de om și plasat pe orbită în jurul Pământului sau a altei planete în diverse scopuri în sprijinul nevoilor umane ( științifice și tehnice ). Setul mai multor sateliți artificiali utilizați în același scop formează o constelație sau o flotă de sateliți artificiali. Primul care a vorbit despre asta a fost scriitorul britanic de știință-ficțiune Arthur C. Clarke în 1945 și douăzeci de ani mai târziu NASA a anunțat că a construit unul din aluminiu .

Descriere

Monitorizarea incendiilor prin satelit pentru teledetecție .

Sateliții artificiali pot fi împărțiți în:

sateliți științifici , destinați cercetării pure în domeniul astronomiei sau geofizicii , de ex. Telescopul spațial Hubble sau Lageos ;
sateliți de aplicație , destinați scopurilor militare sau utilizărilor comerciale civile.

Sateliții aplicației pot fi împărțiți în continuare în:

sateliți de telecomunicații , echipamente de telecomunicații create de om, de ex. sateliții COSPAS-SARSAT ; acestea sunt adesea poziționate pe o orbită geostaționară în jurul Pământului și într-un număr atât de mare încât să formeze o rețea de satelit ;
sateliți meteorologici , poziționați atât pe orbita geostaționară (de exemplu METEOSAT ), cât și pe orbita polară (de exemplu, sateliții NOAA );
sateliți de teledetecție , construiți pentru teledetecție , cartografie și observare sistematică a suprafeței terestre (de exemplu, sateliții Landsat , QuickBird , Envisat , IKONOS sau RapidEye , CryoSat );
sateliți de navigație , precum cei ai rețelei GPS ( Global Positioning System );
sateliți militari atât în scopuri ofensive, cât și în scopuri defensive, de ex. rețeaua Vela de sateliți de monitorizare nucleară sau Geosat SUA ;
stații orbitante , de ex. Stația Spațială Internațională , Skylab , Mir ;
sondele spațiale în mod necorespunzător, deoarece sondele în general nu orbitează în jurul unui alt corp.

Ele sunt, de asemenea, caracterizate în funcție de orbita pe care o parcurg. Principalele orbite sunt: orbita polară , orbita ecuatorială , orbita geostaționară , orbită terestră joasă , orbită terestră medie .

Mișcarea sateliților

Constelația sateliților GPS .

Un satelit pe orbită .

Studiul mișcării corpurilor în spațiu, în special a celor artificiale, face obiectul astrodinamicii . Mișcarea sau traiectoria unui corp în spațiu, inclusiv a sateliților, se numește orbită . Pentru sateliții artificiali, precum și pentru cei naturali, regulile sunt folosite pentru a calcula viteza lor. Cu toate acestea, pentru simplificarea calculelor, se iau în considerare următoarele puncte:

orbita satelitului este considerată circulară;
satelitul se deplasează în jurul unui corp punct cu o anumită masă ;
satelitul este, de asemenea, un corp asemănător unui punct.

Un satelit care se învârte în jurul pământului este supus atragerii gravitației care încearcă să-l facă să cadă pe pământ și forței centrifuge care încearcă să-l îndepărteze.

Pentru legile mișcării circulare uniforme , se știe că forța centrifugă este dată de formula:

F_{C}={\frac {mv^{2}}{r}}

{\ displaystyle F_ {C} = {\ frac {mv ^ {2}} {r}}}

F_ {C} = {\ frac {mv ^ {2}} {r}}

și din nou, prin legea gravitației universale , forța de atracție gravitațională între două mase $m_{1}$ ${\ displaystyle m_ {1}}$ $m_ {1}$ Și $m_{2}$ ${\ displaystyle m_ {2}}$ $m_ {2}$ se calculează cu formula:

F_{G}={\frac {Gm_{1}m_{2}}{r^{2}}}

{\ displaystyle F_ {G} = {\ frac {Gm_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}}}}

F_ {G} = {\ frac {Gm_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}}}

Cu toate acestea, pentru a crea o situație de echilibru, adică pentru a face satelitul să se rotească în jurul unui corp și să nu cadă pe el, forța centrifugă trebuie să fie egală cu forța de gravitație: $F_{C}=F_{G}$ ${\ displaystyle F_ {C} = F_ {G}}$ $F_ {C} = F_ {G}$

Deci, este posibil pentru noi să egalăm cele două expresii menționate anterior:

{\frac {mv^{2}}{r}}={\frac {GMm}{r^{2}}}

{\ displaystyle {\ frac {mv ^ {2}} {r}} = {\ frac {GMm} {r ^ {2}}}}

{\ frac {mv ^ {2}} {r}} = {\ frac {GMm} {r ^ {2}}}

unde este:

$m$ ${\ displaystyle m}$ $m$ = masa satelitului
$M.$ ${\ displaystyle M}$ $M.$ = masa corpului în jurul căruia se rotește satelitul
$r$ ${\ displaystyle r}$ $r$ = raza orbitei satelitului
$G.$ ${\ displaystyle G}$ $G.$ = constanta gravitației universale, care se menține $6,67*10^{-11}Nm^{2}/Kg^{2}$ ${\ displaystyle 6.67 * 10 ^ {- 11} Nm ^ {2} / Kg ^ {2}}$ $6,67 * 10 ^ {{- 11}} Nm ^ {2} / Kg ^ {2}$

este posibilă simplificarea expresiei prin omiterea $m$ ${\ displaystyle m}$ $m$ :

{\frac {v^{2}}{r}}={\frac {GM}{r^{2}}}

{\ displaystyle {\ frac {v ^ {2}} {r}} = {\ frac {GM} {r ^ {2}}}}

{\ frac {v ^ {2}} {r}} = {\ frac {GM} {r ^ {2}}}

rezolvarea ecuației, adică înmulțirea membrilor cu $r$ ${\ displaystyle r}$ $r$ , veți găsi valoarea vitezei satelitului:

v={\sqrt {\frac {GM}{r}}}

{\ displaystyle v = {\ sqrt {\ frac {GM} {r}}}}

v = {\ sqrt {\ frac {GM} {r}}}

știind, de asemenea, că perioada, în mișcare circulară uniformă, se menține $2\pi r/v$ ${\ displaystyle 2 \ pi r / v}$ $2 \ pi r / v$ , puteți calcula cel al unui satelit împărțind $2\pi r$ ${\ displaystyle 2 \ pi r}$ $2 \ pi r$ pentru viteza sa.

Chiar și sateliții geostaționari nu sunt perfect staționari în ceea ce privește mișcarea Pământului, dar datorită influenței gravitaționale a celorlalte corpuri cerești, cum ar fi Luna, Soarele și alte planete, acestea oscilează în poziția lor și, prin urmare, manevrele corective controlate de Pământul și perfect automatizate sunt necesare care fac la rândul lor, prezența mai multor motoare cu reacție, una pentru fiecare direcție de mișcare, alimentată cu combustibil, este necesară la bordul satelitului. Când combustibilul de la bord încetează, viața operațională a satelitului încetează și se dispersează într-o nouă orbită față de cea originală, devenind parte a așa-numitei „ gunoi spațial ” sau căzând din nou pe suprafața pământului.

Structură și echipamente

Nucleul principal al satelitului care îndeplinește funcțiile pentru care a fost plasat pe orbită se numește sarcină utilă, în timp ce una sau mai multe antene sunt necesare pentru transmiterea / recepția de date către și de la pământ. Ca accesorii esențiale de funcționare în plus față de motoare și combustibil pentru a-l manevra după bunul plac, satelitul artificial are panouri fotovoltaice , dimensionate corespunzător și reglate constant spre radiația solară prin sisteme de urmărire solară , necesare pentru a furniza energie electrică pentru funcțiile de procesare și / sau transmisie către Pământul datelor de către componentele electronice desemnate în acest scop.

Perturbări pe sateliți

Electronica de la bord a sateliților artificiali este deranjată și uneori deteriorată:

din particulele încărcate ( protoni și electroni ) ale centurilor Van Allen , care pot fi evitate prin plasarea satelitului pe o orbită diferită de cele ale centurilor menționate anterior;
prin radiație formă cosmică-ionizantă a razelor cosmice și a furtunilor solare sub formă de vânt solar în timpul creșterii activității solare prin pete solare și rachete solare . Pentru această problemă, mulți sateliți din trecut au fost în neregulă cu ocazia furtunilor solare violente.
din plasme, care provoacă arcuri electrice (uneori chiar susținute), care pot provoca defectarea subsistemelor de alimentare, cum ar fi celulele panourilor fotovoltaice
din specii chimice neutre, cum ar fi oxigenul atomic, responsabil de eroziunea prin impact și subțierea contactelor electrice (trebuie remarcat faptul că, din motive legate de masă, cablurile și contactele sunt descoperite, prin urmare interacțiunea expusă cu mediul)

Trebuie subliniat faptul că deteriorarea proprietăților termo-optice ale suprafețelor este critică pentru un satelit. Proprietăți care sunt fundamentale pentru un control termic adecvat (pasiv sau activ).

Pe lângă acești factori de risc, există și riscul asociat cu resturi spațiale (de natură „artificială”, pe orbite terestre) și micrometeoriți (de origine naturală, pe orbite heliocentrice, care pot intercepta orbite terestre), care provoacă hiper- impacturi rapide. Aceste impacturi, bazate pe dimensiunea și viteza obiectului care afectează (pentru un rest, se poate atinge o viteză de până la 10 ÷ 15 km / s), pot duce la eșecul subsistemelor unui satelit sau chiar (în mai multe cazuri extreme) la eșecul catastrofal al aceluiași. La stadiul tehnicii, pentru sateliții de tip „echipați” (cu prezența bărbaților la bord, de exemplu ISS ), se folosesc proceduri de ecranare pasivă, folosind scuturi Whipple pentru resturi „mici”. Pentru resturile de dimensiuni considerabile, se adoptă manevre evazive adecvate, dacă este necesar (deoarece aceste resturi sunt catalogate și monitorizate).

Mai multe organizații internaționale propun inițiative care vizează creșterea gradului de conștientizare a comunității științifice și a publicului cu privire la riscul creșterii constelațiilor de satelit care sunt inserate în orbite terestre relativ joase, pentru a furniza servicii de comunicații, în special în zonele slab deservite de alte mijloace. Aceste constelații, pe lângă riscurile asociate cu posibilele impacturi datorate resturilor, ar putea interfera cu observațiile astronomice. ESO , în acord cu Uniunea Astronomică Internațională (IAU), a solicitat ^[1] consultarea experților din comunitatea astronomică atunci când proiectează constelații de satelit pentru a fi plasate pe orbite joase ale Pământului care ar putea interfera cu observațiile astronomice. ^[2] IAU a înființat o comisie specială pentru protecția siturilor de observatori existente și potențiale. ^[3]

Cheltuieli

De multe ori utilizarea unui satelit este necesară pentru efectuarea de studii, sondaje, transmisii de date și servicii care altfel efectuate direct pe Pământ cu sisteme terestre ar necesita costuri semnificativ mai mari. Costul global al unui satelit este în orice caz ridicat și reprezentat de costul proiectării și construirii așa-numitei sarcini utile , costul instrumentației accesorii pentru ca satelitul să funcționeze la maximum ( motoare , panouri, carcasă) și costul de lansare care este o funcție directă a greutății care trebuie transportate pe orbită (denumită în mod obișnuit costuri pe kg de greutate) și a altitudinii orbitei. O parte semnificativă a costului lansării și orbitei timpurii este reprezentată de transportatorul de rachete și de combustibilul acestuia. Există, de asemenea, costul asigurării pentru o recuperare parțială a daunelor cauzate de eșecul lansării sau de un eșec de poziționare pe orbita dorită.

Notă

^ Despre numărul tot mai mare de constelații de satelit , pe eso.org , 7 iunie 2019.
^ (EN) Declarația IAU privind constelațiile satelit , pe iau.org, 3 - 2019 iunie.
^ (RO) B7 - Inter-Division BC Commission Protection of Existing and Potential Observatory Sites , on iau.org. Adus pe 7 iunie 2019 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lema „ satelit artificial ”
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe satelit artificial

linkuri externe

( EN ) Satelit artificial , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
( IT , DE , EN , ES , FR , PT , ZH ) Tracker de satelit în timp real Urmărirea în timp real a orbitelor sateliților artificiali.
Site NASA cu urmărire în timp real a sateliților și oportunități de vizionare de pe Pământ , pe spaceflight1.nasa.gov . Adus pe 29 septembrie 2012 (arhivat din original la 17 aprilie 2010) .
Acces autonom la servicii spațiale (CeMiSS) , pe Difesa.it .

Controlul autorității	Thesaurus BNCF 7876 · LCCN (RO) sh85008203 · GND (DE) 4136498-3 · BNF (FR) cb11966731r (data) · BNE (ES) XX526414 (data) · NDL (RO, JA) 00574781

Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică

[1] Despre numărul tot mai mare de constelații de satelit , pe eso.org , 7 iunie 2019.

[2] (EN) Declarația IAU privind constelațiile satelit , pe iau.org, 3 - 2019 iunie.

[3] (RO) B7 - Inter-Division BC Commission Protection of Existing and Potential Observatory Sites , on iau.org. Adus pe 7 iunie 2019 .

[1]

[2]

[3]