Co idzie w górę, musi spaść, prawda? To niekoniecznie jest prawdą w przestrzeni kosmicznej, gdzie satelity roją się wokół planety, zamknięte w prędkościach, które pomagają pokonać grawitację w dół.
Chociaż satelity zdarzają się obecnie coraz częściej - głównie w wyniku planowanego starzenia się - niektóre pływały po latach, jeśli nie dziesięcioleciach, bez wcześniej zaprogramowanej daty powrotu na Ziemię. I to zaśmieca przestrzeń orbitalną.
Co więc utrzymuje je na orbicie? Satelity - to znaczy sztuczne satelity, w przeciwieństwie do naturalnych satelitów takich jak księżyc - są przenoszone w kosmos przez rakiety. Rakieta musi przelecieć 100 do 200 kilometrów nad ziemią, aby wydostać się z atmosfery. Gdy rakieta znajdzie się na wcześniej ustalonym wzniesieniu orbity, leci z prędkością do 18 000 mil na godzinę, mówi Jonathan McDowell, astronom z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts.
Rakieta wyłącza się i zrzuca swój ładunek - satelitę - który jest teraz na tej samej orbicie, zbliżając się z tą samą prędkością. Ziemia zakrzywia się, podczas gdy rakieta i satelita „spadają” wokół Ziemi. Satelita pozostaje na tej orbicie tak długo, jak długo utrzymuje swoją prędkość, aby pozostać zrównoważonym przez wiatry przeciwne.
Na tych wysokościach atmosfera jest wystarczająco cienka, aby zapobiec spaleniu satelity - podobnie jak spadnie on niżej i napotka gęstsze powietrze, co powoduje większe wiatry przednie, a tym samym większe tarcie.
Większość satelitów upuszczonych jest w zasięgu do 2000 km nad ziemią. Satelity na bardzo niskim końcu tego zakresu zwykle pozostają w powietrzu przez kilka tygodni do kilku miesięcy. Wpadają w to tarcie i zasadniczo się stopią, mówi McDowell.
Ale na wysokości 600 km - na orbitach Międzynarodowej Stacji Kosmicznej - satelity mogą utrzymywać się przez dziesięciolecia. A to potencjalnie problem. Podróżują tak szybko - 5 mil na sekundę - że ich „ślad” może mieć setki mil długości. „Kiedy myślisz o nich jako o tak dużych, nagle przestrzeń nie wydaje się już tak pusta”, mówi McDowell.
Pierwszy satelita został wystrzelony przez były ZSRR pod koniec 1957 roku. Sputnik-1 stał się ikoną nowoczesności i zachęcił USA do dalszego przyspieszania własnych planów eksploracji kosmosu. Zaledwie kilka miesięcy po Sputniku Ameryka uruchomiła Explorer-1. W ciągu dziesięcioleci tysiące satelitów zostały przeniesione w kosmos.
McDowell pilnie śledzi akcję. Według jego obliczeń na orbicie znajduje się około 12 000 kawałków kosmicznych śmieci i kilka tysięcy satelitów, z czego nieco ponad tysiąc jest wciąż aktywnych. Jednak liczba aktywnych „nie jest pewna, ponieważ monitorowanie transmisji radiowych z tych satelitów do ich właścicieli nie jest szeroko wykonywane - z wyjątkiem być może przez Narodową Agencję Bezpieczeństwa - a czasami właściciele, zwłaszcza wojskowi, nie mówią mi, kiedy ich satelity zostały wyłączone ”, mówi McDowell.
Mówi, że około jedna trzecia satelitów należy do różnych sił zbrojnych, z których jedna trzecia do połowy jest wykorzystywana do nadzoru. Kolejna jedna trzecia to własność cywilna, a ostatnia trzecia jest komercyjna. Rosja, Stany Zjednoczone, Chiny i Europa są głównymi graczami na rynku startowym, ale wiele innych krajów ma możliwości lub je rozwija. I dziesiątki krajów zbudowały własne satelity - wystrzelone przez inne narody lub komercyjne firmy kosmiczne.
Trendem jest wysyłanie urządzeń o długiej żywotności - średnio od 10 do 20 lat. Co więcej, wycofane lub martwe satelity przeważnie pozostają na orbicie, zasilane panelami słonecznymi.
Dodanie do miksu: rozwijający się „osobisty” biznes satelitarny. Te mikrosatelity zostały w dużej mierze opracowane i wykorzystywane przez uniwersytety, ale co najmniej jedna firma sprzedaje bezpośrednio publiczności, a istnieją również witryny dla majsterkowiczów.
Rozpowszechnianie technologii satelitarnej jest częściowo napędzane przez te same czynniki, które doprowadziły do rozpowszechnienia innych wcześniej wyrafinowanych technologii, takich jak sekwencjonowanie genów - więcej wiedzy, szybsze obliczenia i tańsze maszyny. Ale także „dostępnych jest więcej biletów na przejazdy” - więcej okazji do premiery, mówi McDowell.
Wszystko to sprawia, że przestrzeń orbitalna jest coraz bardziej zatłoczona.
Istnieje wiele nieudanych prób - inżynierowie odgrywają rolę kontroli ruchu lotniczego z Ziemi, w razie potrzeby manewrując satelitami w celu uniknięcia szkód. Właściciele satelitów zostali poproszeni przez NASA, między innymi agencje kosmiczne, o podjęcie kroków w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa, że dzisiejsza ceniona maszyna latająca nie stanie się pływającym wiadrem śmieci. Robi się to poprzez zepchnięcie niskich orbit do strefy wypalenia lub celowe rozbicie dużych satelitów na południowy Pacyfik, mówi McDowell.
W międzyczasie Ziemia może osiągać zdolność do orbitowania obiektów.
Tak jak ludzie stali się bardziej świadomi potrzeby zarządzania ziemskim środowiskiem, „będziemy musieli poważnie traktować ekologię bliskiej przestrzeni kosmicznej”, mówi McDowell.
powiązana zawartość
- Zapytaj Smithsonian: Jaka jest najgłębsza dziura, jaką kiedykolwiek wykopano?
- Uruchomienie w tym roku nowej sieci satelitarnej ma na celu poprawę prognozowania pogody
- Straszne, kiczowate i geekowate łaty amerykańskich satelitów szpiegowskich
- Czy powinniśmy używać satelitów, aby pilnować odległych plemion amazońskich?
Twoja kolej na Ask Smithsonian
