Hvad er fysikken i en satellit?

Fysik af en satellit:en rejse ind i kredsløb

Satellitter er fascinerende genstande, der er afhængige af en delikat balance mellem fysik for at forblive i kredsløb. Her er en sammenbrud af de vigtigste koncepter:

1. Gravity's greb:

* Newtons Law of Universal Gravitation: Jordens tyngdekraft er det, der holder en satellit i kredsløb. Denne kraft er proportional med jordmasserne og satellitten og omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem deres centre.

* centripetal kraft: For at bo i kredsløb skal en satellit konstant falde mod jorden. Denne "faldende" bevægelse er faktisk en kontinuerlig cirkulær sti, vedligeholdt af en centripetal kraft. Tyngdekraften fungerer som denne kraft og trækker satellitten mod Jordens centrum.

2. Balancen mellem kræfter:

* orbital hastighed: Satellitens hastighed skal være helt rigtig til at bevare sin bane. Hvis det er for langsomt, trækker tyngdekraften den ned. Hvis det er for hurtigt, vil det undslippe Jordens tyngdekraft. Denne ideelle hastighed kaldes orbitalhastighed.

* cirkulær bane: I en cirkulær bane opretholder satellitten en konstant afstand fra Jorden. Dens hastighed er altid vinkelret på tyngdekraften og sikrer en cirkulær sti.

* elliptisk bane: Mange satellitter følger elliptiske stier, hvilket betyder, at deres afstand fra jorden varierer i hele bane. Dette skyldes variationer i deres oprindelige lanceringsbetingelser.

3. Nøglekoncepter:

* orbital periode: Den tid det tager for en satellit at gennemføre en bane rundt om jorden. Denne periode afhænger af satellitens højde og jordmassen.

* orbital højde: Afstanden fra jordoverfladen til satellitten. Højere højder betyder længere orbitalperioder.

* apogee og perigee: I en elliptisk bane er apogee det punkt, der er længst fra Jorden, og Perigee er det nærmeste punkt.

4. Ud over cirkulære kredsløb:

* geostationære kredsløb: Disse kredsløb er meget specialiserede med satellitter placeret i en højde af ca. 35.786 kilometer over ækvator. De har den samme orbitalperiode som Jordens rotation, hvilket får dem til at se stationære ud fra et specifikt punkt på jordoverfladen. Dette er afgørende for kommunikation og tv -satellitter.

* Low Earth Orbit (LEO): Satellitter i Leo Orbit i højder mellem 160 og 2.000 kilometer. De har kortere orbitalperioder og bruges til en række anvendelser, herunder jordobservation, videnskabelig forskning og navigation.

5. Faktorer, der påvirker bane:

* atmosfærisk træk: Jordens atmosfære, selv i høje højder, kan udøve en lille mængde træk på satellitter, hvilket bremser dem ned og til sidst får dem til at falde tilbage til Jorden.

* solstråling: Solens stråling kan udøve et lille pres på satellitter, der påvirker deres baner over tid.

* gravitationsforstyrrelser: Tyngdekraften af ​​månen og solen kan også forårsage små variationer i en satellits bane.

At forstå disse fysikprincipper er vigtigt for design og driftssatellitter effektivt. De giver os mulighed for at kontrollere disse kredsende vidundere og udnytte deres evner til kommunikation, navigation, videnskabelig forskning og mere.