Il satelliti artificiali Sono veicoli o dispositivi costruiti espressamente per essere lanciati nello spazio senza la necessità di un equipaggio, al fine di orbitare attorno alla Terra o qualsiasi altro corpo celeste.
Le prime idee sulla costruzione di satelliti artificiali provenivano da autori di fantascienza, come Jules Verne e Arthur C. Clark. Quest'ultimo era un ufficiale radar della Royal Air Force e, alla fine della seconda guerra mondiale, concepì l'idea di utilizzare tre satelliti in orbita attorno alla Terra per mantenere una rete di telecomunicazioni..
A quel tempo, non erano ancora disponibili i mezzi per posizionare un satellite in orbita. Ci vollero ancora alcuni anni all'esercito degli Stati Uniti per produrre le prime comunicazioni satellitari all'inizio degli anni '50..
La corsa allo spazio tra gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica ha potenziato l'industria dei satelliti artificiali. Il primo messo in orbita con successo è stato il satellite Sputnik sovietico nel 1957 ed ha emesso segnali nella gamma 20-40 MHz..
Questo è stato seguito dal lancio di Echo I da parte degli Stati Uniti, per scopi di comunicazione. Da allora, numerosi lanci in orbita sono stati seguiti da entrambe le potenze e, successivamente, molti paesi hanno aderito alla nuova tecnologia..
I satelliti artificiali hanno varie applicazioni:
Nel suo lavoro Principio, Isaac Newton (1643-1727) stabilì ciò che era necessario per posizionare un satellite in orbita, sebbene al posto di un satellite usasse come esempio una palla di cannone sparata dalla cima di una collina.
Sparato con una certa velocità orizzontale, il proiettile segue la consueta traiettoria parabolica. Aumentando la velocità, la portata orizzontale diventa sempre più grande, qualcosa che era chiaro. Ma una certa velocità farà entrare il proiettile in orbita attorno alla Terra??
La Terra curva da una linea tangente alla superficie ad una velocità di 4,9 m ogni 8 km. Qualsiasi oggetto rilasciato dal riposo cadrà a 4,9 m durante il primo secondo. Pertanto, quando si spara il proiettile orizzontalmente da un picco con una velocità di 8 km / s, cadrà a 4,9 m durante il primo secondo..
Ma in quel lasso di tempo la Terra sarà anche scesa di 4,9 m, mentre curva sotto la palla di cannone. Questa continua a muoversi orizzontalmente, coprendo gli 8 km e continuerebbe ad essere alla stessa altezza rispetto alla Terra durante quel secondo..
Naturalmente, la stessa cosa accade dopo il secondo successivo e in tutti i secondi successivi, trasformando il proiettile in un satellite artificiale, senza alcuna propulsione aggiuntiva, purché non ci sia attrito..
Tuttavia, l'attrito causato dalla resistenza dell'aria è inevitabile, motivo per cui è necessario un razzo booster..
Il razzo solleva il satellite a una grande altezza, dove l'atmosfera più sottile offre meno resistenza e gli fornisce la velocità orizzontale necessaria..
Tale velocità deve essere maggiore di 8 km / se inferiore a 11 km / s. Quest'ultimo è il file velocità di fuga. Proiettato a questa velocità, il satellite abbandonerebbe l'influenza gravitazionale della Terra, andando nello spazio.
I satelliti artificiali contengono vari meccanismi complessi per svolgere le loro funzioni, che implicano la ricezione, l'elaborazione e l'invio di vari tipi di segnali. Devono inoltre essere leggeri e avere autonomia di funzionamento.
Le strutture principali sono comuni a tutti i satelliti artificiali, che a loro volta hanno più sottosistemi a seconda dello scopo. Sono montati in un alloggiamento in metallo o altri composti leggeri, che funge da supporto e viene chiamato autobus.
Sull'autobus puoi trovare:
Poiché i satelliti trascorrono molto tempo esposti a questa radiazione, è necessario un sistema di protezione per prevenire danni ad altri sistemi..
Le parti esposte diventano molto calde, mentre all'ombra raggiungono temperature estremamente basse, perché non c'è abbastanza atmosfera per regolare i cambiamenti. Pertanto, i radiatori sono necessari per eliminare il calore e le coperture in alluminio che conservano il calore quando necessario..
A seconda della loro traiettoria, i satelliti artificiali possono essere ellittici o circolari. Ovviamente, ogni satellite ha un'orbita assegnata, che generalmente è nella stessa direzione in cui ruota la Terra, chiamata orbita asincrona. Se per qualche motivo il satellite viaggia nella direzione opposta, allora lo ha fatto orbita retrograda.
Sotto la gravità, gli oggetti si muovono secondo traiettorie ellittica secondo le leggi di Keplero. I satelliti artificiali non sfuggono a questo, tuttavia, alcune orbite ellittiche hanno un'eccentricità così piccola da poter essere considerate circolare.
Le orbite possono anche essere inclinate rispetto all'equatore terrestre. Con un'inclinazione di 0º si tratta di orbite equatoriali, se sono a 90º lo sono orbite polari.
Anche l'altitudine del satellite è un parametro importante, poiché tra i 1500 - 3000 km di altezza si trova la prima cintura di Van Allen, una regione da evitare a causa del suo alto tasso di radiazione..
L'orbita del satellite viene scelta in base alla missione che ha, poiché ci sono altezze più o meno favorevoli per operazioni diverse. Secondo questo criterio, i satelliti sono classificati come:
In ogni caso sono in quota -36.000 km in più o in meno-. Percorrono orbite circolari in periodi di 1 giorno. Grazie a loro, tra gli altri servizi sono disponibili fax, telefonia a lunga distanza e televisione satellitare..
All'inizio i satelliti di comunicazione avevano periodi diversi dalla rotazione terrestre, ma questo rendeva difficile il posizionamento delle antenne e la comunicazione si perdeva. La soluzione era posizionare il satellite ad un'altezza tale che il suo periodo coincidesse con quello della rotazione terrestre..
In questo modo il satellite orbita insieme alla Terra e sembra essere fisso rispetto ad essa. L'altezza richiesta per posizionare un satellite in orbita geosincrona è di 35786,04 km ed è nota come cintura clarke.
L'altezza dell'orbita può essere calcolata stabilendo il periodo, mediante la seguente espressione, derivata dalla Legge di Gravitazione Universale di Newton e dalle leggi di Keplero:
P = 2π (a3/ GM)½
Dove P è il periodo, per è la lunghezza del semiasse maggiore dell'orbita ellittica, G è la costante universale della gravitazione e M è la massa della Terra.
Poiché in questo modo l'orientamento del satellite rispetto alla Terra non cambia, garantisce che sarà sempre a contatto con esso..
È stato il primo satellite artificiale nella storia dell'umanità, messo in orbita dall'ex Unione Sovietica nell'ottobre 1957. Questo satellite è stato seguito da altri 3, nell'ambito del programma Sputnik..
Il primo Sputnik era piuttosto piccolo e leggero: 83 kg di alluminio principalmente. Era in grado di emettere frequenze comprese tra 20 e 40 MHz. Rimase in orbita per tre settimane, dopodiché cadde sulla Terra..
Le repliche dello Sputnik possono essere viste oggi in molti musei nella Federazione Russa, in Europa e persino in America..
Un'altra ben nota missione con equipaggio è stata lo Space Transport System STS o Space Shuttle, che è stato in funzione dal 1981 al 2011 e ha partecipato, tra le altre importanti missioni, al lancio del Telescopio Spaziale Hubble e della Stazione Spaziale Internazionale, oltre alle missioni di riparazione di altri satelliti.
Lo Space Shuttle aveva un'orbita asincrona ed era riutilizzabile, poiché poteva andare e venire sulla Terra. Dei cinque traghetti, due sono stati distrutti accidentalmente insieme ai loro equipaggi: il Challenger e il Columbia.
Il Global Positioning System è ampiamente noto per la localizzazione di persone e oggetti in qualsiasi parte del globo con alta precisione. La rete GPS è composta da almeno 24 satelliti d'alta quota, di cui ci sono sempre 4 satelliti visibili dalla Terra.
Sono in orbita a un'altitudine di 20.000 km e il loro periodo è di 12 ore. Il GPS utilizza un metodo matematico simile alla triangolazione per valutare la posizione degli oggetti, chiamato trilaterazione.
Il GPS non si limita alla localizzazione di persone o veicoli, ma è anche utile per cartografia, topografia, geodesia, operazioni di soccorso e pratiche sportive, tra le altre importanti applicazioni..
È un satellite artificiale che offre immagini ineguagliate mai viste prima del sistema solare, delle stelle, delle galassie e dell'universo distante, senza che l'atmosfera terrestre o l'inquinamento luminoso blocchino o distorcano la luce distante..
Quindi, il suo lancio nel 1990 è stato il più notevole progresso dell'astronomia negli ultimi tempi. L'enorme cilindro da 11 tonnellate di Hubble si trova a un'altitudine di 548 km in orbita attorno alla Terra con un movimento circolare, con un periodo di 96 minuti..
Dovrebbe essere disattivato tra il 2020 e il 2025, sostituito dal telescopio spaziale James Webb..
Conosciuto come ISS (Stazione Spaziale Internazionale) è un laboratorio di ricerca orbitante, gestito da cinque agenzie spaziali in tutto il mondo. Finora è il più grande satellite artificiale esistente.
A differenza del resto dei satelliti, nella Stazione Spaziale ci sono esseri umani a bordo. Oltre all'equipaggio fisso di almeno due astronauti, la stazione ha ricevuto anche la visita dei turisti.
Lo scopo della stazione è principalmente scientifico. Dispone di 4 laboratori in cui vengono studiati gli effetti della gravità zero e vengono condotte osservazioni astronomiche, cosmologiche e climatiche, oltre a vari esperimenti di biologia, chimica e influenza della radiazione su vari sistemi..
Questo satellite artificiale è un osservatorio per rilevare i raggi X, che vengono assorbiti dall'atmosfera terrestre e quindi non possono essere studiati dalla superficie. La NASA lo mise in orbita nel 1999 usando lo Space Shuttle Columbia.
Costituiscono una rete di 66 satelliti ad un'altezza di 780 km in orbite di tipo LEO, con un periodo di 100 minuti. Sono stati progettati dalla compagnia telefonica Motorola per fornire comunicazioni telefoniche in luoghi difficili da raggiungere. Tuttavia, è un servizio dal costo molto elevato.
È il sistema di posizionamento sviluppato dall'Unione Europea, equivalente al GPS e per uso civile. Attualmente ha 22 satelliti operativi, ma è ancora in costruzione. È in grado di localizzare una persona o un oggetto con una precisione di 1 metro nella versione aperta ed è interoperabile con i satelliti del sistema GPS.
Sono satelliti appositamente progettati per l'osservazione della superficie terrestre. Hanno iniziato il loro lavoro nel 1972. Tra le altre cose, si occupano della mappatura del terreno, della registrazione delle informazioni sul movimento del ghiaccio ai poli e dell'estensione delle foreste, nonché della prospezione mineraria..
È il sistema di geolocalizzazione della Federazione Russa, equivalente al GPS e alla rete Galileo.
I satelliti artificiali possono essere visti dalla Terra dai dilettanti poiché riflettono la luce solare e possono essere visti come punti di luce, anche se il Sole è tramontato..
Per localizzarli, si consiglia di installare una delle applicazioni di ricerca satellitare sul telefono o consultare le pagine Internet che tracciano i satelliti.
Ad esempio, il telescopio spaziale Hubble può essere visibile ad occhio nudo o, meglio ancora, con un buon binocolo, se sai dove guardare..
I preparativi per l'osservazione dei satelliti sono gli stessi che per l'osservazione degli sciami meteorici. I risultati migliori si ottengono nelle notti molto buie e limpide, senza nuvole e senza luna, o con la luna bassa all'orizzonte. Più sei lontano dall'inquinamento luminoso, meglio è, devi portare anche vestiti caldi e bevande calde.
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