ماهواره ها Satellite

فرض كنيد روي قله يك كوه با يك توپ جنگي گلوله اي را پرتاب مي كنيد. ( بدون در نظر گرفتن مقاومت هوا ) هر چه نيروي پرتاب كننده بيشتر باشد ، سرعت گلوله بهنگام خروج از لوله بيشتر خواهد بود و گلوله مسافت بيشتري طي خواهد كرد تا با نيروي جاذبه زمين سقوط كند . حال اگر سرعت پرتاب به 7.9 كيلومتر در ثانيه ( 2800 كيلومتر در ساعت ) برسد ، گلوله ديگر به زمين سقوط نخواهد كرد و با همان سرعت دور زمين ( در مدار دايره اي شكل ) خواهد چرخيد. در اين حالت گلوله تبديل به يك ماهواره شده و اگر نيروي اصطحكاك هوا نباشد ، گلوله تا ابد در مدار زمين باقي مي ماند ولي بخاطر وجود اصطحكاك هوا در ارتفاعات كم ، سرعت گلوله كم شده و در نهايت سقوط خواهد كرد. اگر سرعت پرتابه را افزايش دهيم ، مدار حركت گلوله دور زمين از حالت دايره به حالت بيضي شكل تغيير خواهد كرد و با افزايش سرعت ، مدار حركت بيضي تر خواهد شد براي قرار دادن ماهواره در مدار بالايي و دايره اي شكل بدور زمين از موشك هاي 2 مرحله اي استفاده مي كنند. به اين صورت كه موشك پس از بلند شدن و در ارتفاع كم ، مسير مستقيم خود را كج مي كند تا در مدار زمين قرار گيرد. در اين لحظه موتور مرحله اول از موشك جدا مي شود. همين لحظه موتور مرحله دوم روشن مي شود و موشك در مدار بيضي شكل دور زمين شروع به گردش مي كند. موتور مرحله دوم خاموش مي شود و وقتي موشك به نقطه اوج ( دورترين نقطه از زمين مدار بيضي از زمين) رسيد ، موتور دوم يكبار ديگر روشن مي شود تا موشك در مدار دايره اي شكل بزرگ قرار گيرد. در همين لحظه ماهواره از موتور دوم جدا مي شود و سپس با همان سرعت اوليه كه از موشك در حال حركت جدا شده ، در مدار دايره اي شكل دور زمين مي گردد .ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين : ماهواره هاي جاسوسي را اغلب در ارتفاعات كم ( 480 تا 970 کيلومتری) قرار مي دهند. اين ماهواره ها مي توانند در عرض كمتر از دو ساعت دور زمين گردش كنند و عكس هاي دقيق از مراكز نظامي بگيرند. ماهواره های علمی در مدارات ميانی ( ارتفاع 4800 تا 9700 کيلومتری) قرار داده می شوند. از اين ماهواره ها برای تحقيق در مورد مهاجرت حيوانات و بررسی فعاليت آتشفشانها استفاده می شود. ماهواره های سيستم موقعيت يابی جهانی (GPS ) در ارتفاع 10000 تا 2000 کيلومتری قرار داده می شوند. ماهواره های ارتباطي مثل ماهواره تلويزيوني را در ارتفاع 35786 كيلومتري قرار می دهند. زمان گردش ماهواره هايي که در اين ارتفاع قرار می گيرند ، با زمان چرخش زمين يکی است . به همين دليل برای دريافت اطلاعات از اين ماهواره ها ، نيازی به جابجايي مکرر گيرنده زميني ( بشقاب ماهواره ) نيست. كره ماه ( ماهواره طبيعي زمين ) هم ارتفاع ( فاصله ) حدود 384000 كيلومتري از سطح زمين در حال گردش بدور زمين است ، داراي سرعتي معادل 1 كيلومتر در ثانيه است . با اين فاصله و سرعت زمان يك دور گردش ماه بدور زمين حدودا 28 روز طول مي كشد كه همان طول ماه قمري است . رابطه سرعت با ارتفاع : همانطور كه مي دانيد با افزايش ارتفاع از سطح زمين ، نيروي جاذبه كم مي شود. هر مدار دايره اي ماهواره ، سرعت مخصوصي دارد كه به آن سرعت پايداري مدار مي گويند. در اين سرعت نيروي جاذبه با نيروي گريز از مركز در حالت تعادل قرار دارند. اگر سرعت ماهواره را به كمتر از سرعت پايداري كاهش دهيم ،‌ نيروي جاذبه بر نيروي گريز از مركز غلبه كرده و ماهواره به مدار پايين تر ( ارتفاع کمتر ) سقوط خواهد كرد و بالعكس اگر سرعت ماهواره را افزايش دهيم ، نيروي گريز از مركز بر نيروي جاذبه غلبه كرده و ماهواره در مدار بالاتر ( بيضي كشيده ) قرار می گيرد.

جدول مدار های پايدار ماهواره ها ) زمان يك گردش كامل بدور زمين سرعت پايداري مدار گردش ارتفاع از سطح زمين ( كيلومتر ) 88 دقيقه 7.78 ( كيلومتر در ثانيه ) 200 94 دقيقه 7.61 ( كيلومتر در ثانيه ) 500 105 دقيقه 7.35 ( كيلومتر در ثانيه ) 1000 حدود 6 ساعت 4.93 ( كيلومتر در ثانيه ) 10000 حدود 4 روز 1.94 ( كيلومتر در ثانيه ) 100000 حدود 4 ماه 0.63( كيلومتر در ثانيه ) 1000000

با كاهش سرعت ماهواره پس از پايان ماموريت ، ارتفاع آن کم می شود تا وارد جو شود. از آنجا كه سرعت گردش ماهواره در هنگام برخورد به ملکولهای هواي جو هنوز بسيار زياد است ، دمای سطح ماهواره آنقدر بالا می رود که قطعات آن آتش گرفته و ميسوزند . البته برخی قطعات نسوخته ماهواره ها يا موشکها در مدار زمين باقی می مانند . اين قطعات بخاطر سرعت زيادی که در گردش بدور زمين دارند ، برای ديگر ماهواره ها و نيز موشک ها و شاتل های فضايي بسيار خطرناک هستند بطوريکه اگر يک قطعه کوچک ( به اندازه يک توپ پينگ پنگ ) به شاتلی اصابت کند ، مانند يک خمپاره عمل خواهد کرد و ممکن است شاتل را منفجر کند ! دانشمندان سعی می کنند ماهواره ها را از موادی بسازند که در هنگام برخورد با جو کاملا بسوزند و قطعات خطرناک آنها در جو باقی نماند. منبع : www.best of persia.com