Wie kann ich auf einen Weltraumsatelliten zugreifen?
Antworten
Wenn Sie ein Mobiltelefon haben, nehmen Sie es heraus und greifen Sie auf Ihre Karten-App wie Google Maps zu. Sagen Sie es, dass es Ihnen Ihren aktuellen Standort anzeigt. Wenn Sie sich an einem Ort befinden, an dem die Signale verfügbar sind, greift das Telefon auf die von GPS-Satelliten übertragenen Signale zu, um Ihre Position zu berechnen.
Ein Satellit bleibt aus mehreren Gründen in Bewegung. Der erste Grund ist, dass es wenig Reibung gibt, die es verlangsamt. Man muss ihm viel Geschwindigkeit geben, um ihn in die Umlaufbahn zu bringen. Jeder Satellit bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit im Orbit und erfährt normalerweise nur sehr wenig Reibung durch das Einzige, dem er im Weltraum in der Nähe der Erde begegnen kann, und das ist die Atmosphäre.
Je niedriger der Satellit ist, desto mehr atmosphärische Moleküle treffen auf dem Satelliten auf ihn. Satelliten verlassen ihre Umlaufbahn (fallen auf die Erde), wenn sie so langsam werden, dass sie mehr Atmosphäre treffen, und das verlangsamt sie noch schneller und ihre Umlaufbahn zerfällt, weil sie nicht mehr dick genug werden, um in ihrer ursprünglichen Umlaufbahn zu bleiben.
Die Atmosphäre wird immer dünner, je weiter man sich von der Erdoberfläche entfernt, sodass geosynchrone Satelliten viel länger im Orbit bleiben können als Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn, ohne dass die Atmosphäre sie stark verlangsamt.
Der nächste Teil dieser Antwort befasst sich mit Newtons erstem Gesetz. Denken Sie daran. Es besagt, dass sich alle Massen geradlinig bewegen, sofern keine Kraft auf sie ausgeübt wird. Wenn man also im Weltraum, wo die Reibungskraft der Atmosphäre, wenn überhaupt, sehr gering ist, einen Satelliten in einer Umlaufhöhe in Bewegung setzt, bleibt dieser in einer geraden Linie in Bewegung und fliegt möglicherweise für immer in den Weltraum hinaus.
Aber warum geht es nicht geradlinig weiter? Schwere.
Die Geschwindigkeit, die wir dem Satelliten geben, um ihn in die Umlaufbahn zu bringen, möchte ihn direkt in den Weltraum befördern, aber gleichzeitig zieht ihn die Schwerkraft zur Erde.
Und das bringt es zum Orbit.
Stellen Sie sich vor, die Zeit verlangsamt sich um ein Vielfaches, und Sie sehen, wie sich der Satellit auf seiner geraden Bahn um ein verschwindend kleines Stück vorwärts bewegt und gleichzeitig die Schwerkraft den Satelliten um ein verschwindend kleines Stück zurück zur Erde zieht. Der kombinierte Effekt krümmt die Bahn des Satelliten und verwandelt ihn in eine Ellipse oder einen Kreis. Die Trägheitseigenschaften des Satelliten als massiver Körper erfordern, dass er geradeaus fliegt, und die Anziehungskraft der Schwerkraft auf die Erde sorgt dafür, dass er sich in Richtung der Erde ablenkt.
Vereinfacht ausgedrückt hält der Schwung des Satelliten aufgrund seiner Geschwindigkeit im Gleichgewicht mit der Anziehungskraft der Erdschwerkraft den Satelliten in der Umlaufbahn.
Und erinnern Sie sich an den Anfang meiner Diskussion? Das winzige Stück Atmosphäre ist das Einzige, was den Satelliten verlangsamt. Wenn er langsamer wird, verliert er an Schwung, was bedeutet, dass weniger Schwung vorhanden ist, um die Wirkung der Erdanziehung auszugleichen, und der Satellit senkt sich ein wenig. Mit jedem kleinen Schritt, den sie verlangsamt, sinkt sie ab, und mit jedem kleinen Schritt, den sie absinkt, trifft sie auf mehr Atmosphäre, und schließlich werden alle Erdsatelliten aus der Umlaufbahn fallen.
Daraus können Sie also schließen, was Sie tun müssen, um einen Satelliten in eine höhere Umlaufbahn zu bringen?
Sie verleihen ihm zusätzliche Geschwindigkeit, indem Sie beispielsweise ein Triebwerk hinter ihm in seiner Umlaufbahn abfeuern. Nicht in Richtung Erde, sondern entlang seiner Umlaufbahn rückwärts, sodass der Satellit schneller wird. Der Satellit wird schneller, hat mehr Schwung, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, und rutscht auf eine höhere Umlaufbahn.
Wenn Sie einen Satelliten aus der Umlaufbahn bringen möchten, treten Sie einfach ein wenig auf die Bremse, und wenn Sie in seiner Umlaufbahn langsamer werden, fällt er auf eine immer tiefere Umlaufbahn, bis die dichte Atmosphäre ihn auffängt, und dann fällt er wirklich schnell ab.