En kunstig satellit er et vidunder af teknologi og teknik. Bare overvej, hvad forskere har brug for at forstå for at få dette til: Først er der tyngdekraften, derefter et omfattende kendskab til fysik og naturligvis banernes natur. Så virkelig er spørgsmålet om, hvordan satellitter forbliver i kredsløb, et tværfagligt, der involverer en stor teknisk og akademisk viden.
For det første for at forstå, hvordan en satellit kredser om Jorden, er det vigtigt at forstå, hvad bane indebærer. Johann Kepler var den første, der nøjagtigt beskrev den matematiske form på planets baner. Mens planeterne om solen og månen om Jorden blev anset for at være perfekt cirkulære, snublede Kepler over begrebet elliptiske baner. For at et objekt skal forblive i kredsløb omkring Jorden, skal det have tilstrækkelig hastighed til at trække sin vej tilbage. Dette er lige så tilfældet med en naturlig satellit, som den er en kunstig satellit. Fra Keplers opdagelse kunne videnskabsmænd også udlede, at jo tættere en satellit er på en genstand, desto stærkere er tiltrækningskraften, hvorfor den må rejse hurtigere for at opretholde bane.
Dernæst kommer en forståelse af selve tyngdekraften. Alle genstande besidder et tyngdefelt, men det er kun i tilfælde af særligt store genstande (dvs. planeter), at denne kraft føles. I Jordens tilfælde beregnes tyngdekraften til 9,8 m / s2. Det er dog et specifikt tilfælde på overfladen af planeten. Når man beregner objekter i kredsløb omkring Jorden, gælder formlen v = (GM / R) 1/2, hvor v er satellitens hastighed, G er gravitationskonstanten, M er planetens masse, og R er afstanden fra Jordens centrum. Ved at stole på denne formel er vi i stand til at se, at den krævede hastighed til bane er lig med kvadratroten af afstanden fra objektet til Jordens centrum gange accelerationen på grund af tyngdekraften i denne afstand. Så hvis vi ville anbringe en satellit i en cirkulær bane 500 km over overfladen (hvad forskere vil kalde en Low Earth Orbit LEO), ville den have en hastighed på ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 eller 7615,77 m / s. Jo større højden er, desto mindre hastighed er nødvendig for at opretholde bane.
Så virkelig kommer en satellits evne til at bevare sin bane ned på en balance mellem to faktorer: dens hastighed (eller den hastighed, hvormed den ville køre i en lige linje), og tyngdekraften mellem satellitten og planeten, den kredser om. Jo højere bane, jo mindre hastighed kræves. Jo nærmere bane, jo hurtigere skal den bevæge sig for at sikre, at den ikke falder tilbage til Jorden.
Vi har skrevet mange artikler om satellitter til Space Magazine. Her er en artikel om kunstige satellitter, og her er en artikel om geosynkron bane.
Hvis du vil have mere information om satellitter, kan du tjekke disse artikler:
Orbitalobjekter
Liste over satellitter i geostationær bane
Vi har også optaget en episode af Astronomy Cast om rumfærgen. Lyt her, afsnit 127: Den amerikanske rumfærge.
Kilder:
http://en.wikipedia.org/wiki/Satellite
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#
