Co mówi wiki...

Sztuczny satelita - satelita wykonany przez człowieka poruszający się po orbicie wokół ciała niebieskiego.

Jest to statek kosmiczny (z załogą lub bez załogi) okrążający ciało niebieskie (np. planetę, Księżyc) po orbicie zamkniętej. Najliczniejszą grupę stanowią sztuczne satelity Ziemi. Wyniesiono również w przestrzeń kosmiczną sztuczne satelity Księżyca, Marsa, Wenus, Słońca (np. Helios, Pioneer 6 i 9), a od października 1989 trwał lot próbnika Galileo, który w 1995 stał się sztucznym satelitą Jowisza. Ruch sztucznego satelity dzieli się na 3 główne fazy: start, lot orbitalny, lądowanie; start wraz z wprowadzeniem statku na orbitę odbywa się za pomocą rakiety nośnej, której zadaniem jest nadanie sztucznemu satelicie odpowiedniej prędkości i kierunku. Lot statku odbywa się ruchem bezwładnym w polu grawitacyjnym ciała obieganego. Tor lotu ulega zakłóceniom pod wpływem oporu tarcia górnych warstw atmosfery, asymetrii kształtu i nierównomierności rozkładu mas oraz spłaszczenia ciała obieganego, a także wskutek przyciągania innych planet i Słońca.

Sztuczny satelita zwany sterowanym jest wyposażony w silniki rakietowe, umożliwiające zmiany orbity i jej nachylenia, a także obrót statku. Odpowiednią orientację w przestrzeni zapewnia stabilizacja aktywna, dokonywana za pomocą małych silników rakietowych lub systemów żyroskopowych.

Szczególnie ważną grupę sztucznych satelitów Ziemi stanowią załogowe statki kosmiczne, w tym statki wielokrotnego użytku wahadłowce oraz stacje orbitalne umieszczane na orbitach wokółziemskich.

Rodzaje sztucznych satelit.

Podział ze względu na przeznaczenie:

Podział satelitów ze względu na rodzaj orbity:

  • biegunowy
  • stacjonarny (np. geostacjonarny)
  • równikowy
  • synchroniczny (np. synchroniczny ze Słońcem)

Inne: użyteczny, wieloczynnościowy, operacyjny.

Zasady działania i budowy satelit

Satelita umieszczany jest na orbicie przy pomocy rakiety nośnej wielostopniowej. Po wyczerpaniu się paliwa w poszczególnych częściach rakiet nośnych części te są odrzucane i rakieta może lecieć dalej bez niepotrzebnego obciążenia. Rakieta nadaje satelicie prędkość konieczną do wyniesienia go i pozostania na orbicie, tzw. pierwszą prędkość kosmiczną, wynosząca ok. 7,9 km/s. Wystrzelenie kończy się, gdy ostatni element rakiety nośnej jest odrzucony, a sam satelita umieszczony na odpowiedniej wysokości nad Ziemią (ok. 160 km). Istotne jest, by orbita satelity znajdowała się ponad atmosferą (w przeciwnym wypadku działanie atmosfery mogłoby doprowadzić do wyhamowania i spalenia satelity). Sztuczne satelity posiadają układy stabilizacyjne. Dzięki nim możliwe jest zachowanie ustalonej orientacji przestrzennej. Jest to niezbędne przy wysłaniu sygnałów (fal) w danym kierunku, np. w kierunku stacjo odbiorczej telewizji satelitarnej lub centrum kontroli lotów. Dane zebrane przez urządzenia znajdujące się na pokładach sputników przekazywane są na ogół na Ziemię przy pomocy fal radiowych, stosowane dawniej odczytywanie zapisów fotograficznych i magnetycznych po sprowadzeniu satelity na Ziemię ze względu na rozwój możliwości technicznych w dużej mierze przechodzi do historii.

Po zakończeniu misji satelity na ogół niszczy się, obniżając ich prędkości oraz wysokości nad Ziemią. Ciało takie, wpadając do górnych warstw atmosfery, ulegają tarciu, spadają coraz niżej, działa na nie coraz większa gęstość gazu - w efekcie ulegają najczęściej spaleniu w atmosferze ziemskiej. Zdarza się jednak, że nie spalają się doszczętnie i pewne ich masywne części z dużą prędkością uderzają w Ziemię, mogąc zagrażać życiu ludzi i zwierząt. Czasem misja jest na tyle kosztowna, że opłaca się odzyskiwanie sztucznych satelitów. Wówczas są one stopniowo, powoli sprowadzane w dane miejsce na powierzchni planety przy użyciu specjalnych silników hamujących oraz spadochronów przeciwdziałających rozbiciu aparatury przy schodzeniu z dużą prędkością.

Początki

Data, którą uznaje się za początek ery kosmicznej to 4 października 1957 roku. Wtedy to właśnie rakieta międzykontynentalna typu "Wostok" wyniosła Sputnika Ina orbitę wokółziemską. Pierwszy sztuczny satelita został wystrzelony ze Związku Radzieckiego i obiegł ziemię na wysokości 900 km. Była to błyszcząca metalowa kula o średnicy 58 centymetrów, w środku jej znajdował się przekaźnik radiowy z którego przez 3 miesiące satelita wysyłał słabe sygnały na ziemię, które miały postać telegraficzną. Na satelicie znajdowały się 4 anteny radiowe o długości od 2,4-2,9 metra i każda ważyła 83,5 kilograma. Okrążał ziemię w ciągu 95 minut z prędkością 24,5 tysiąca km/h. 4 stycznia 1958 roku sputnik I wszedł w gęste warstwy atmosfery i spłonął. 3 listopada 1957 roku Rosjanie wysłali Sputnika II z psem Łajką na pokładzie. Satelita miał kształt kulisty i masę 508 kg. Okrążał ziemię po eliptycznej orbicie na wysokości od 224 do 1661 km. Łajka leżała w pojemniku o długości 100 cm i szerokości 80 cm, a specjalny system zapewniał jej tlen. Niestety, po 7 dniach pies zdechł z powodu wyczerpania się zapasów tlenu. Ten satelita miał na celu zbadanie wpływu nieważkości na organizm ssaka.



Sputnik1

Prędkości kosmieczne

Pierwsza prędkość kosmiczna jest to prędkość zapewniająca sztucznemu satelicie krążenie wokół ciała centralnego po możliwie najniższej orbicie kołowej. Wartość pierwszej prędkości kosmicznej wynika z warunku równoważenia się przyśpieszenia odśrodkowego i dośrodkowego satelity na tej orbicie. Pierwsza prędkość kosmiczna wyraża się wzorem: V=7,91 km x S-1.

Druga prędkość kosmiczna czyli tak zwana prędkość ucieczki to prędkość, która nadana niewielkiemu obiektowi na przykład pojazdowi kosmicznemu przy powierzchni ciała centralnego zapewnia mu oddalenie się od tego ciała do nieskończoności. Druga prędkość kosmiczna wyraża się wzorem: V=11,19 km x S-1.

Trzecia prędkość kosmiczna to prędkość, którą trzeba nadać ciału przy powierzchni Ziemi w kierunku jej ruchu orbitalnego, by mogło nieskończenie oddalić się od Słońca. Trzecią prędkość kosmiczną wyrażamy wzorem: V=16,7 km x S-1.

Animacje do zabawy z prędkościami:

1 animacja

2 animacja

3 animacja UWAGA: Po kliknięciu w odnośnik do animacji należy z menu wybór tematów wybrać "Klasyczna mechanika", a następnie "Rzut poziomy a prędkości kosmiczne".

Prawa Keplera

Szczegółowe omówienie.

Skrótowe omówienie z animacjami.

Czas istnienia satelity

Jest to okres przebywania sztucznego satelity na orbicie ciała niebieskiego; jeden z parametrów opisujących ruch sztucznego satelity.

W wyniku tarcia o resztki atmosfery satelita zmniejsza swą prędkość orbitalną, gdy sztuczny satelita nie ma możliwości zwiększenia swojej prędkości orbitalnej, spadnie na okrążane ciało.

Czas istnienia satelity jest określony czasem trwania orbity początkowej satelity - ograniczonym głównie przez siłę ciężkości ciała niebieskiego i tarcie atmosferyczne.

Subskrybuj: Posty (Atom)