[/titulek]
Umělá družice je zázrakem technologie a inženýrství. Jedinou věcí srovnatelnou s tímto činem z technologického hlediska je vědecké know-how, které se týká umístění a udržování jednoho na oběžné dráze kolem Země. Jen zvažte, čemu vědci musí porozumět, aby se tak stalo: zaprvé je to gravitace, pak komplexní znalost fyziky a samozřejmě povaha samotných drah. Takže skutečně, otázka Jak satelity zůstávají na oběžné dráze, je multidisciplinární otázkou, která zahrnuje velké technické a akademické znalosti.
Za prvé, abychom pochopili, jak satelit obíhá kolem Země, je důležité pochopit, co oběžná dráha obnáší. Johann Kepler byl první, kdo přesně popsal matematický tvar oběžných drah planet. Zatímco oběžné dráhy planet kolem Slunce a Měsíce kolem Země byly považovány za dokonale kruhové, Kepler narazil na koncept eliptických drah. Aby se objekt udržel na oběžné dráze kolem Země, musí mít dostatečnou rychlost, aby se mohl vrátit zpět. To platí o přirozeném satelitu stejně jako o umělém. Z Keplerova objevu byli vědci také schopni odvodit, že čím blíže je satelit k objektu, tím silnější je síla přitažlivosti, a proto musí cestovat rychleji, aby si udržela oběžnou dráhu.
Dále přichází pochopení gravitace samotné. Všechny objekty mají gravitační pole, ale tato síla je pociťována pouze v případě zvláště velkých objektů (tj. planet). V případě Země je gravitační síla vypočtena na 9,8 m/s2. To je však specifický případ na povrchu planety. Při výpočtu objektů na oběžné dráze kolem Země platí vzorec v=(GM/R)1/2, kde v je rychlost satelitu, G je gravitační konstanta, M je hmotnost planety a R je vzdálenost ze středu Země. Spoléháme-li se na tento vzorec, jsme schopni vidět, že rychlost potřebná pro oběžnou dráhu se rovná druhé odmocnině vzdálenosti od objektu do středu Země krát zrychlení způsobené gravitací v této vzdálenosti. Pokud bychom tedy chtěli umístit satelit na kruhovou dráhu ve výšce 500 km nad povrchem (což by vědci nazvali Low Earth Orbit LEO), potřeboval by rychlost ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024)/( 6900000))1/2 nebo 7615,77 m/s. Čím větší je výška, tím menší rychlost je potřeba k udržení oběžné dráhy.
Schopnost satelitů udržet si svou oběžnou dráhu tedy skutečně závisí na rovnováze mezi dvěma faktory: jeho rychlostí (nebo rychlostí, kterou by se pohybovala po přímce) a gravitační silou mezi satelitem a planetou, kolem níž obíhá. Čím vyšší orbita, tím menší rychlost je potřeba. Čím blíže je orbita, tím rychleji se musí pohybovat, aby se zajistilo, že nespadne zpět na Zemi.
Pro Universe Today jsme napsali mnoho článků o satelitech. Zde je článek o umělé družice a zde je článek o geosynchronní oběžné dráze.
Pokud chcete více informací o satelitech, podívejte se na tyto články:
Orbitální objekty
Seznam satelitů na geostacionární oběžné dráze
Nahráli jsme také epizodu Astronomy Cast o raketoplánu. Poslouchej tady, 127. díl: Americký raketoplán .
Prameny:
http://en.wikipedia.org/wiki/ Satelit
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#