Hoe Satellieten Werken

{h1}

Duizenden satellieten vliegen dagelijks over de vloer en helpen met dingen zoals weersvoorspellingen en tv-uitzendingen. Ontdek hoe satellieten werken op WordsSideKick.com.

"De mens moet boven de aarde uitstijgen - naar de top van de atmosfeer en verder - want alleen zo zal hij de wereld waarin hij leeft volledig begrijpen."

Socrates deed deze observatie eeuwen voordat mensen met succes een object in de baan van de aarde plaatsten. En toch leek de Griekse filosoof te begrijpen hoe waardevol een uitzicht vanuit de ruimte zou kunnen zijn, zelfs als hij niet wist hoe het te bereiken.

Die ideeën - over hoe je een voorwerp "naar de top van de atmosfeer en daarbuiten" kunt krijgen - zouden moeten wachten tot Isaac Newton, die zijn nu beroemde kanonskogelgedachte-experiment in 1729 publiceerde. Zijn denken ging als volgt: Stel je voor plaats een kanon boven op een berg en vuur het horizontaal af. De kanonskogel zal een tijdje evenwijdig met het aardoppervlak reizen, maar zal uiteindelijk bezwijken onder de zwaartekracht en op de grond vallen. Stel je nu voor dat je steeds buskruit toevoegt aan het kanon. Met de extra explosieven zal de kanonskogel verder en verder reizen voordat hij valt. Voeg precies de juiste hoeveelheid poeder toe en geef precies de juiste snelheid aan de bal, en hij zal volledig rond de planeet reizen, altijd in het zwaartekrachtveld vallen maar nooit de grond bereiken.

In oktober 1957 bewees de Sovjets eindelijk dat Newton gelijk had toen ze Sputnik 1 lanceerden - de eerste kunstmatige satelliet die om de aarde draait. Dit zette de ruimtewedloop op gang en leidde tot een langdurige liefdesrelatie met objecten die ontworpen waren om in cirkelvormige paden rond onze planeet of andere planeten in het zonnestelsel te reizen. Sinds Spoetnik hebben verschillende landen, voornamelijk geleid door de Verenigde Staten, Rusland en China, ongeveer 2.500 satellieten de ruimte ingestuurd [bron: National Geographic]. Sommige van deze door mensen gemaakte objecten, zoals het internationale ruimtestation, zijn enorm. Anderen passen misschien comfortabel in uw keukenbroodbox. We zien en herkennen het gebruik ervan in weerberichten, televisie-uitzendingen door DIRECTV en DISH Network en dagelijkse telefoontjes. Zelfs degenen die aan onze aandacht ontsnappen zijn onmisbare hulpmiddelen voor het leger geworden.

Uiteraard leidt het lanceren en bedienen van satellieten tot problemen. Vandaag, met meer dan 1.000 operationele satellieten in een baan rond de aarde, is onze onmiddellijke kosmische omgeving drukker geworden dan een spitsuur in de grote stad [bron: Cain]. En dan zijn er de afgedankte apparatuur, verlaten satellieten, stukjes hardware en fragmenten van explosies of botsingen die de hemel delen met de nuttige uitrusting. Dit baanafval heeft zich in de loop der jaren opgestapeld en vormt een ernstige bedreiging voor satellieten die momenteel rond de aarde cirkelen en voor toekomstige bemande en onbemande lanceringen.

In dit artikel zullen we in de ingewanden van een typische satelliet kijken en dan door zijn "ogen" staren om te genieten van uitzichten op onze planeet die Socrates en Newton zich nauwelijks konden voorstellen. Maar laten we eerst eens nader bekijken wat een satelliet precies anders maakt dan andere hemellichamen.

Wat is een satelliet?

Spoetnik 1, de eerste satelliet, weergegeven met vier zweepantennes

Spoetnik 1, de eerste satelliet, weergegeven met vier zweepantennes

Een satelliet is een object dat zich in een gebogen pad rond een planeet beweegt. De maan is de oorspronkelijke, natuurlijke satelliet van de aarde en er zijn veel door de mens gemaakte (kunstmatig) satellieten, meestal dichter bij de aarde. Het pad dat een satelliet volgt, is een baan, dat soms de vorm van een cirkel heeft.

Om te begrijpen waarom satellieten zo bewegen, moeten we onze vriend Newton opnieuw bezoeken. Newton stelde voor dat er een kracht - zwaartekracht - bestaat tussen twee objecten in het universum. Als het niet om deze kracht zou gaan, zou een satelliet in beweging nabij een planeet met dezelfde snelheid en in dezelfde richting in beweging blijven - een rechte lijn. Dit lineaire traagheidspad van een satelliet wordt echter gecompenseerd door een sterke zwaartekracht aangetrokken door het centrum van de planeet.

Soms lijkt de baan van een satelliet op een ellips, een geplette cirkel die rond twee punten beweegt die bekend staan ​​als brandpunten. Dezelfde basiswetten van beweging zijn van toepassing, behalve dat de planeet zich op een van de foci bevindt. Als gevolg hiervan is de netto kracht op de satelliet niet uniform, helemaal rond de baan, en de snelheid van de satelliet verandert constant. Het beweegt het snelst wanneer het het dichtst bij de planeet is - een punt dat bekend staat als perigeum - en het langzaamst wanneer het het verst van de planeet is - een punt dat bekend staat als hoogtepunt.

Satellieten zijn er in alle soorten en maten en spelen verschillende rollen.

  • Weersatellieten help meteorologen het weer te voorspellen of te zien wat er op dit moment gebeurt. De geostationaire operationele milieusatelliet (GOES) is een goed voorbeeld. Deze satellieten bevatten over het algemeen camera's die foto's van het aardse weer kunnen retourneren, hetzij vanuit vaste geostationaire posities of vanuit polaire banen.
  • Communicatie satellieten telefoon- en data-conversaties via de satelliet doorgeven. Typische communicatiesatellieten zijn Telstar en Intelsat. Het belangrijkste kenmerk van een communicatiesatelliet is de transponder - een radio die een gesprek op één frequentie ontvangt en deze vervolgens versterkt en opnieuw met een andere frequentie naar de aarde verzendt. Een satelliet bevat normaal gesproken honderden of duizenden transponders. Communicatiesatellieten zijn meestal geosynchroon (daarover later meer).
  • Uitgezonden satellieten televisiesignalen van het ene punt naar het andere uitzenden (vergelijkbaar met communicatiesatellieten).
  • Wetenschappelijke satellieten, zoals de Hubble Space Telescope, allerlei wetenschappelijke missies uitvoeren. Ze kijken naar alles, van zonnevlekken tot gammastraling.
  • Navigatiesatellieten help schepen en vliegtuigen navigeren.De bekendste zijn de GPS NAVSTAR-satellieten.
  • Rescue-satellieten reageren op radio-noodsignalen (lees deze pagina voor meer informatie).
  • Aardobservatiesatellieten controleer de planeet op veranderingen in alles, van temperatuur tot bebossing tot ijskapdekking. De meest bekende zijn de Landsat-serie.
  • Militaire satellieten zijn daar, maar veel van de daadwerkelijke applicatie-informatie blijft geheim. Toepassingen kunnen het doorgeven van versleutelde communicatie, nucleaire monitoring, het observeren van vijandelijke bewegingen, vroege waarschuwing van raketlanceringen, afluisteren van terrestrische radioverbindingen, radarbeelden en fotografie omvatten (gebruikmakend van in wezen grote telescopen die foto's maken van militair interessante gebieden).

Wanneer zijn satellieten uitgevonden?

Newton heeft misschien de mentale oefening van het lanceren van een satelliet doorlopen, maar het zou nog wel even duren voordat we de prestatie daadwerkelijk hadden volbracht. Een van de vroege visionairs was de sci-fi schrijver Arthur C. Clarke. In 1945 suggereerde Clarke dat satellieten in een baan om de aarde konden worden geplaatst, zodat ze in dezelfde richting en in hetzelfde tempo als de ronddraaiende aarde bewogen. Deze zogenaamde geostationaire satellieten, stelde hij voor, kon worden gebruikt voor communicatie.

Veel wetenschappers accepteerden het idee van Clarke niet volledig - tot 4 oktober 1957. Dat was toen de Sovjet-Unie Spoetnik 1 lanceerde, de eerste door mensen gemaakte satelliet om in een baan om de aarde te vliegen.Sputnik was een 23-inch (58 centimeter), 184 metalen kogel van een pond (83 kilogram). Hoewel het een opmerkelijke prestatie was, leek de inhoud van Sputnik mager volgens de normen van vandaag:

  • Thermometer
  • Accu
  • Radiozender - veranderde de toon van zijn piepjes om overeen te komen met temperatuurveranderingen
  • Stikstofgas - drukte het binnenste van de satelliet onder druk

Aan de buitenkant van Spoetnik, vier zweep antennes uitgezonden op kortegolffrequenties boven en onder wat de huidige burgerband (27 megahertz) is. Trackingstations op de grond haalden de radiosignalen op en bevestigden dat de kleine satelliet de lancering had overleefd en met succes een pad rond onze planeet volgde. Een maand later plaatsten de Sovjets een ruimteschip, de Spoetnik 2, in een baan om de aarde. In de capsule zat een hond met de naam Laika.

In december 1957, wanhopig om gelijke tred te houden met hun tegenhangers in de Koude Oorlog, probeerden Amerikaanse wetenschappers een satelliet in een baan om de aarde te brengen aan boord van een Vanguard-raket. Helaas crashte de raket en brandde op het lanceerplatform. Kort daarna, op 31 januari 1958, kwam de VS uiteindelijk overeen met het succes van de Sovjets door een plan te gebruiken dat werd aangenomen door Wernher von Braun, waarin werd opgeroepen tot een Amerikaanse Redstone-raket om een ​​satelliet - Explorer 1 - in de baan van de aarde te drijven. Explorer 1 droeg instrumentatie om kosmische straling te detecteren en onthulde, in een experiment geleid door James Van Allen van de Universiteit van Iowa, een veel lagere kosmische stralingstelling dan verwacht. Dit leidde tot de ontdekking van twee donut-vormige zones (uiteindelijk vernoemd naar Van Allen) gevuld met geladen deeltjes gevangen door het magnetisch veld van de aarde.

Gesterkt door deze successen racen verschillende bedrijven in de jaren zestig om satellieten te ontwikkelen en te gebruiken. Een daarvan was Hughes Aircraft en zijn sterreningenieur Harold Rosen. Rosen leidde een team dat het concept van Arthur C. Clarke - een communicatiesatelliet geplaatst in de baan van de aarde zodat het radiogolven van de ene locatie naar de andere kon laten stuiteren - tot een haalbaar ontwerp kon maken. In 1961 gaf NASA Hughes een contract om de Syncom-reeks (synchrone communicatie) satellietseries te bouwen. In juli 1963 keken Rosen en zijn collega's toe terwijl Syncom 2 in de ruimte zweefde en navigeerde in een (ruwweg) geosynchrone baan. President Kennedy heeft het nieuwe systeem gebruikt om een ​​gesprek te hebben met de Nigeriaanse premier in Afrika (u kunt hier luisteren). Dit werd gevolgd door Syncom 3, die eigenlijk televisie kon uitzenden.

De leeftijd van satellieten was begonnen.

Verwerking: Spoetnik, 4 oktober 1957

De uitzendingen van Sputnik stierven samen met de batterij al na drie weken, maar de effecten ervan zijn al tientallen jaren merkbaar. Als een vijfde-klassering, zag ik de opwinding veroorzaakt door de lancering van Spoetnik. Uit nieuwsverslagen bleek dat veel mensen in de Verenigde Staten zich schamen om de Sovjetunie een wetenschappelijke primeur te laten zien, en ook bang zijn dat een vreemd land iets boven het hoofd had geplaatst. De ontwikkeling van de Sovjet-raketten leek de inspanningen van de Verenigde Staten ver vooruit te lopen. De druk om een ​​Amerikaanse satelliet de ruimte in te krijgen, begon onmiddellijk. Amerikaanse scholen en universiteiten waren al snel gevuld met nieuwe wetenschappelijke boeken. Een neveneffect dat een directe impact had op veel studenten zoals ik, was een toename van het huiswerk van de wetenschap, die een persoonlijke dimensie gaf aan de nationale wake-up call. - Gary Brown

Wat is het verschil tussen een satelliet- en ruimtetroep?

Deze NASA-illustratie vertegenwoordigt alle door de mens gemaakte objecten, zowel functionerende objecten als puin, die worden bijgehouden wanneer het beeld in 2009 werd gemaakt. Het beeld is gemaakt van modellen die worden gebruikt om puin in de baan van de aarde te volgen.

Deze NASA-illustratie vertegenwoordigt alle door de mens gemaakte objecten, zowel functionerende objecten als puin, die worden bijgehouden wanneer het beeld in 2009 werd gemaakt. Het beeld is gemaakt van modellen die worden gebruikt om puin in de baan van de aarde te volgen.

Technisch gezien is een satelliet een object dat draait om een ​​planeet of een kleiner hemellichaam. Astronomen classificeren manen als natuurlijke satellieten, en zij hebben in de loop van de jaren honderden van deze objecten bij elkaar gebracht die rond de planeten en dwergplaneten cirkelen in ons zonnestelsel. Ze hebben bijvoorbeeld een lijst samengesteld van 67 manen die Jupiter omcirkelen.

Door de mens gemaakte objecten, zoals objecten die zijn gelanceerd tijdens de Spoetnik- en Explorer-missies, kunnen ook worden geclassificeerd als satellieten omdat ze, net als manen, rond een planeet cirkelen. Helaas heeft de menselijke activiteit die nodig is om door de mens gemaakte satellieten de ruimte in te krijgen een enorme hoeveelheid overgebleven puin geproduceerd. Al deze stukjes en beetjes gedragen zich net als grotere raketten en ruimtevaartuigen - ze bewegen zich op hun doelplaneet met zeer hoge snelheden, langs cirkelvormige of elliptische paden.In de meest strikte interpretatie van de definitie kwalificeert elk stuk puin zich als een satelliet. Maar astronomen beschouwen satellieten over het algemeen als objecten die een nuttige functie vervullen. Stukjes metaal en ander afval tellen nauwelijks als nuttig en vallen daarom in een andere categorie die bekend staat als orbitale puin.

Volgens het Orbital Debris-programma van de NASA zijn er 100 miljoen stukjes orbitaal afval dat niet groter is dan 1 centimeter (0,4 inch). Er zijn 500.000 stukken in het bereik van 1-10 centimeter (0,4-3,9 inch) en ongeveer 21.000 items groter dan 10 centimeter. Astronomen verwijzen soms naar de dingen in de laatste categorie als ruimteafval - objecten die groot genoeg zijn om met radar te volgen en die per ongeluk in de baan zijn geplaatst en die nu een bedreiging vormen voor andere actieve, goed functionerende satellieten.

Orbitaal vuil kan uit vele bronnen komen:

  • Exploderende raketten - laat de meeste brokstukken in de ruimte achter.
  • Het wegglijden van de hand van een astronaut - Als een astronaut iets in de ruimte repareert en een sleutel laat vallen, is het voor altijd verdwenen. De moersleutel gaat dan in een baan om de aarde, waarschijnlijk met een snelheid van ongeveer 6 mijl per seconde (bijna 10 kilometer per seconde). Als de sleutel in aanraking komt met een voertuig met een menselijke bemanning, kunnen de resultaten desastreus zijn. Grotere objecten zoals een ruimtestation vormen een groter doelwit voor ruimteafval en lopen dus een groter risico.
  • Afgevangen items - delen van lanceercontainers, cameralensdoppen, enzovoort.

Een speciale NASA-satelliet genaamd de Lange duur belichtingsfaciliteit (LDEF) werd in een baan gebracht om de langetermijneffecten van botsingen met ruimteafval te bestuderen. De spaceshuttle Challenger gebruikte LDEF in april 1984 en de spaceshuttle Columbia haalde hem in januari 1990 op. Tijdens zijn bijna zes jaar durende missie registreerden de instrumenten van de satelliet meer dan 20.000 effecten, waarvan sommige werden veroorzaakt door micrometeorieten, andere door orbitaal puin [bron: Martin]. Wetenschappers van NASA blijven de gegevens van LDEF analyseren om meer te weten te komen over populaties en distributies van omloopbanen.

Wat zit er in een standaard satelliet?

Satellieten zijn er in verschillende vormen en maten en vervullen veel verschillende functies, maar ze hebben allemaal verschillende dingen gemeen.

  • Ze hebben allemaal een metalen of composiet frame en lichaam, meestal bekend als de bus. De bus houdt alles samen in de ruimte en biedt voldoende kracht om de lancering te overleven
  • Ze hebben allemaal een stroombron (meestal zonnecellen) en batterijen voor opslag. Arrays van zonnecellen leveren stroom om herlaadbare batterijen op te laden. Nieuwere ontwerpen omvatten brandstofcellen. Kracht op de meeste satellieten is kostbaar en zeer beperkt. Kernenergie is gebruikt op ruimtesondes voor andere planeten. Voedingssystemen worden continu bewaakt en gegevens over stroom en alle andere systemen aan boord worden verzonden naar grondstations in de vorm van telemetriesignalen.
  • Ze hebben allemaal een boordcomputer om de verschillende systemen te besturen en te bewaken.
  • Ze hebben allemaal een radiosysteem en een antenne. Op zijn minst hebben de meeste satellieten een radiozender / ontvanger, zodat het grondbesturingspersoneel statusinformatie van de satelliet kan opvragen en de gezondheid ervan kan bewaken. Veel satellieten kunnen op verschillende manieren vanaf de grond worden bestuurd om alles te doen, van het veranderen van de baan tot het herprogrammeren van het computersysteem.
  • Ze hebben allemaal een systeem voor het regelen van de houding. De ACS houdt de satelliet in de juiste richting gericht.

Zoals je zou verwachten, is het samenstellen van al deze systemen niet eenvoudig. Het kan jaren duren. Alles begint met een missiedoel. Het definiëren van de parameters van de missie stelt ingenieurs in staat om de benodigde instrumenten te specificeren en hoe ze zullen worden geregeld. Zodra deze specificaties (en hun budget) zijn goedgekeurd, kan de satellietconstructie beginnen. Dit gebeurt meestal in een clean room, een steriele omgeving die het mogelijk maakt om een ​​constante temperatuur en vochtigheid te handhaven en de satelliet te beschermen tijdens de ontwikkeling, constructie en testen.

Kunstmatige satellieten zijn over het algemeen niet in massa geproduceerd; ze zijn op maat gemaakt om hun beoogde functies uit te voeren. Met dat gezegd, sommige bedrijven hebben hun satellieten ontworpen om modulair te zijn, waardoor het mogelijk is om te beginnen met een primaire structuur die naar behoefte kan worden aangepast. De 601-satellieten van Boeing hebben bijvoorbeeld twee basismodules - een chassis voor het dragen van het voortstuwingssubsysteem, buselektronica en batterijpakketten; en een set honingraat planken om arrays van apparatuur te houden. Deze modulariteit stelt ingenieurs in staat om speciaal gebouwde satellieten samen te stellen zonder helemaal opnieuw te beginnen. En natuurlijk werken sommige satellieten, zoals die in GPS en het Iridium-systeem, samen in een gecoördineerd netwerk. Het gebruik van een herhaalbaar ontwerp maakt het eenvoudiger om de verschillende componenten van het systeem in te stellen en te integreren.

Hoe wordt een satelliet in een baan gelanceerd?

Alle satellieten komen vandaag in een baan om door op een raket te rijden. Velen plachten een lift te maken in de laadruimte van de spaceshuttle. Verschillende landen en bedrijven hebben raketlanceringsmogelijkheden en satellieten zo groot als verschillende tonnen maken het in een baan om de aarde en veilig.

Voor de meeste satellietlanceringen wordt de geplande lanceringsraket in eerste instantie rechtop gericht. Dit zorgt ervoor dat de raket het snelst door het dikste deel van de atmosfeer stroomt en het brandstofverbruik het best minimaliseert.

Nadat een raket recht omhoog is gelanceerd, gebruikt het raketcontrolemechanisme de traagheidsgeleidingssysteem (zie zijbalk) om benodigde aanpassingen in de sproeiers van de raket te berekenen om de raket te kantelen naar de koers beschreven in de vluchtplan. In de meeste gevallen vraagt ​​het vluchtplan om de raket naar het oosten te rijden omdat de aarde naar het oosten draait, waardoor het lanceervoertuig een gratis boost krijgt. De kracht van deze boost hangt af van de rotatiesnelheid van de aarde op de lanceerlocatie.De boost is het grootst bij de evenaar, waar de afstand rond de aarde het grootst is en rotatie dus het snelst.

Hoe groot is de boost van een equatoriale lancering? Om een ​​ruwe schatting te maken, kunnen we de omtrek van de aarde bepalen door de diameter te vermenigvuldigen met pi (3,1416). De diameter van de aarde is ongeveer 7.926 mijl (12.753 kilometer). Vermenigvuldigen met pi levert een omtrek op van ongeveer 24.900 mijl (40.065 kilometer). Om rond die omtrek in 24 uur te reizen, moet een punt op het aardoppervlak bewegen met 1.038 mph (1,669 km / uur). Een lancering vanuit Florida's Cape Canaveral krijgt niet zo'n grote boost van de rotatiesnelheid van de aarde. Het lanceringscomplex 39-A van het Kennedy Space Center bevindt zich op 28 graden 36 minuten 29.7014 seconden noorderbreedte. De rotatiesnelheid van de aarde is daar ongeveer 894 mph (1.440 km / uur). Het verschil in aardoppervlaktesnelheid tussen de evenaar en het Kennedy Space Center is dan ongeveer 144 mijl per uur (229 km / u). (Opmerking: de aarde is eigenlijk oblaat - dikker rond het midden - geen perfecte bol. Om die reden is onze schatting van de omtrek van de aarde een beetje klein.)

Als je bedenkt dat raketten duizenden kilometers per uur kunnen rijden, vraag je je misschien af ​​waarom een ​​verschil van slechts 144 mijl per uur er eigenlijk toe doet. Het antwoord is dat raketten, samen met hun brandstof en hun nuttige lading, erg zwaar zijn. Op 11 februari 2000 vereiste lancering van de Space Shuttle Endeavour bijvoorbeeld een lancering van een totaalgewicht van 4.520.415 pond (2.050.447 kilogram) [bron: NASA]. Het kost enorm veel energie om zo'n massa te versnellen tot 144 mph, en dus een aanzienlijke hoeveelheid brandstof. Lanceer vanaf de evenaar maakt een verschil.

Zodra de raket extreem dunne lucht bereikt, vuurt het navigatiesysteem van de raket op ongeveer 120 mijl (193 kilometer), kleine raketten af ​​net genoeg om het draag voertuig in een horizontaal positie. De satelliet wordt vervolgens vrijgegeven. Op dat moment worden raketten opnieuw afgevuurd om te zorgen voor een scheiding tussen het draagvoertuig en de satelliet zelf.

Inertiële geleidingssystemen

Een raket moet heel precies worden bestuurd om een ​​satelliet in de gewenste baan te plaatsen. Een traagheidsgeleidingssysteem (IGS) in de raket maakt deze controle mogelijk. De IGS bepaalt de exacte locatie en oriëntatie van een raket door nauwkeurig alle versnellingen te meten die de raket ervaart, met behulp van gyroscopen en accelerometers. Gemonteerd op cardanische ophangingen blijven de assen van de gyroscopen in dezelfde richting wijzen. Dit gyroscopisch stabiele platform bevat versnellingsmeters die veranderingen in versnelling op drie verschillende assen meten. Als het precies weet waar de raket was bij de lancering en de versnellingen die de raket tijdens de vlucht ervaart, kan de IGS de positie en oriëntatie van de raket in de ruimte berekenen.

Orbital Velocity and Altitude

Een raket moet versnellen tot ten minste 25.039 mph (40,320 km / u) om volledig te ontsnappen aan de zwaartekracht van de aarde en de ruimte in te vliegen (voor meer informatie over ontsnappingssnelheid, bezoek dit artikel bij NASA).

De ontsnappingssnelheid van de aarde is veel groter dan wat nodig is om een ​​aardesatelliet in een baan om de aarde te plaatsen. Bij satellieten is het doel niet om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen, maar om het evenwicht te vinden. Orbital snelheid is de snelheid die nodig is om een ​​balans te bereiken tussen de zwaartekracht op de satelliet en de traagheid van de beweging van de satelliet - de neiging van de satelliet om door te gaan. Dit is ongeveer 17.000 mph (27.359 km / u) op een hoogte van 150 mijl (242 kilometer). Zonder zwaartekracht zou de traagheid van de satelliet het de ruimte in voeren. Zelfs met de zwaartekracht, als de beoogde satelliet te snel gaat, zal deze uiteindelijk wegvliegen. Aan de andere kant, als de satelliet te langzaam gaat, zal de zwaartekracht hem terugtrekken naar de aarde. Bij de juiste omwentelingssnelheid balanceert de zwaartekracht precies de traagheid van de satelliet en trekt deze net genoeg naar beneden naar het centrum van de aarde om het pad van de satelliet te laten buigen als het gebogen oppervlak van de aarde, in plaats van weg te vliegen in een rechte lijn.

De omloopsnelheid van de satelliet is afhankelijk van de hoogte boven de aarde. Hoe dichter bij de aarde, hoe sneller de vereiste baansnelheid. Op een hoogte van 200 kilometer (200 kilometer) is de vereiste baansnelheid iets meer dan 17.000 km / u (ongeveer 27.400 kilometer per uur). Om een ​​baan te handhaven die 22.223 mijl (35.786 kilometer) boven de aarde ligt, moet de satelliet draaien met een snelheid van ongeveer 7.000 mph (11.300 km / uur). Met die omloopsnelheid en -afstand kan de satelliet binnen 24 uur een omwenteling maken. Omdat de aarde ook eens in de 24 uur ronddraait, blijft een satelliet op 22.223 mijl hoogte op een vaste positie ten opzichte van een punt op het aardoppervlak. Omdat de satelliet de hele tijd precies over dezelfde plek blijft, wordt dit soort baan 'geostationair' genoemd. Geostationaire banen zijn ideaal voor weersatellieten en communicatiesatellieten.

Over het algemeen geldt dat hoe hoger de baan is, des te langer de satelliet in de baan kan blijven. Op lagere hoogten loopt een satelliet sporen van de atmosfeer van de aarde in, wat tot slepen leidt. De slepen zorgt ervoor dat de baan vervalt totdat de satelliet terugvalt in de atmosfeer en verbrandt. Op hogere hoogten, waar het vacuüm van de ruimte bijna voltooid is, is er bijna geen weerstand en een satelliet zoals de maan kan eeuwenlang in een baan blijven.

Window of Opportunity

Een startvenster is een bepaalde periode waarin het gemakkelijker is om de satelliet in de juiste baan te plaatsen om de beoogde functie uit te voeren. Met de spaceshuttle was een uiterst belangrijke factor bij het kiezen van het startvenster de noodzaak om de astronauten veilig naar beneden te brengen als er iets misging. De astronauten moesten in staat zijn om een ​​veilig landingsterrein te bereiken met permanente reddingsteams.Voor andere soorten vluchten, inclusief interplanetaire verkenning, moet het startvenster de vlucht toelaten om de meest efficiënte koers naar de zeer verre bestemming te nemen. Als het weer slecht is of een storing optreedt tijdens een startvenster, moet de vlucht worden uitgesteld tot het volgende openingsvenster dat geschikt is voor de vlucht. Als een satelliet op het verkeerde moment van de dag zou worden gelanceerd bij perfect weer, zou de satelliet in een baan kunnen belanden die geen van de beoogde gebruikers zou passeren. Tijd is alles!

Soorten satellieten

U kijkt naar 's werelds eerste geosynchrone satelliet, Syncom I. Helaas stopte het met het verzenden van signalen slechts enkele seconden voordat het comfortabel in zijn baan geraakte. Ongeacht. NASA lanceerde Syncom II slechts vijf maanden later.

U kijkt naar 's werelds eerste geosynchrone satelliet, Syncom I. Helaas stopte het met het verzenden van signalen slechts enkele seconden voordat het comfortabel in zijn baan geraakte. Ongeacht. NASA lanceerde Syncom II slechts vijf maanden later.

Op de grond lijken satellieten veel op elkaar: glimmende dozen of cilinders versierd met zonnepaneelvleugels. Maar in de ruimte gedragen deze guitige machines zich heel anders, afhankelijk van hun vliegroute, hoogte en oriëntatie. Als gevolg hiervan kan het classificeren van satellieten lastig zijn. Eén benadering is nadenken over hoe een apparaat om zijn doelplaneet draait (meestal de aarde). Bedenk dat er twee basisvormen van een baan zijn: cirkelvormig en elliptisch. Sommige satellieten beginnen elliptisch en krijgen vervolgens, met corrigerende duwbewegingen van kleine raketten aan boord, cirkelvormige paden. Anderen bewegen permanent in elliptische paden die bekend staan ​​als Molniya banen. Deze objecten cirkelen over het algemeen van noord naar zuid, over de polen van de aarde, en nemen ongeveer 12 uur in beslag om een ​​complete reis te maken.

Poolomloopsatellieten gaan bij elke omwenteling ook over de polen van de planeet, hoewel hun banen veel minder elliptisch zijn. De polaire baan blijft gefixeerd in de ruimte terwijl de aarde binnen de baan roteert. Dientengevolge gaat een groot deel van de aarde onder een satelliet door in een polaire baan. Omdat polaire banen een uitstekende dekking van de planeet bereiken, worden ze vaak gebruikt voor satellieten die in kaart brengen en fotograferen. En weervoorspellers vertrouwen op een wereldwijd netwerk van polaire satellieten, dat de hele wereld om de 12 uur bestrijkt.

U kunt ook satellieten classificeren op basis van hun hoogte boven het aardoppervlak. Met behulp van dit schema zijn er drie categorieën [bron: Riebeek]:

  1. Low-Earth banen (LEO) - LEO-satellieten bezetten een gebied van ongeveer 111 mijl (180 kilometer) tot 1.243 mijl (2.000 kilometer) boven de aarde. Satellieten die dicht bij het aardoppervlak komen, zijn ideaal voor het maken van observaties, voor militaire doeleinden en voor het verzamelen van weergegevens.
  2. Geosynchrone banen (GEO) - GEO-satellieten draaien om de aarde op een hoogte van meer dan 22.223 mijl (36.000 kilometer) en hun omlooptijd is hetzelfde als de rotatieperiode van de aarde: 24 uur. Inbegrepen in deze categorie zijn geostationaire (GSO) satellieten, die in een baan boven een vaste plek op aarde blijven. Niet alle geosynchrone satellieten zijn geostationair. Sommige hebben elliptische banen, wat betekent dat ze in de loop van een volledige baan over een vast punt op het oppervlak naar het ooste


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com