S-ar putea ca sateliții de pe orbita Pământului să fie cel mai simplu, cel mai familiar și mai nativ lucru care există în această lume. În cele din urmă, luna se blochează pe cer timp de mai mult de patru miliarde de ani și nu există nimic supranatural în mișcările sale. Dar dacă noi înșine lansăm sateliți în orbita Pământului, ei rămân acolo doar câțiva sau zeci de ani și apoi reintră în atmosferă și ard sau cad în ocean și la pământ.
Mai mult, dacă vă uitați la sateliții naturali de pe alte planete, toți stau mult mai mult decât sateliții antropogeni care se rotesc în jurul Pământului. Stația spațială internațională (ISS), de exemplu, circulă în jurul Pământului la fiecare 90 de minute, în timp ce Luna noastră are nevoie de aproximativ o lună pentru a face acest lucru. Chiar și sateliții care sunt aproape de planetele lor - cum ar fi Jupiter Io fortele mareice care incalzeste lumea si divizeaza dezastre sale vulcanice - ținute în mod stabil în orbitele lor.
Io, este de așteptat să rămână în orbita lui Jupiter pentru restul duratei de viață a sistemului solar, dar ISS, în cazul în care nu se iau măsuri, va fi în orbita sa mai puțin de 20 de ani. Aceeași soartă este valabilă pentru aproape toți sateliții prezenți pe orbită a Pământului: până când va veni următorul secol, aproape toți sateliții actuali vor intra în atmosfera Pământului și vor arde. Cel mai mare (cum ar fi ISS cu 431 de tone de greutate) va cădea sub formă de resturi mari pe uscat și în apă.
De ce se întâmplă acest lucru? De ce acești sateliți scuipă legile lui Einstein, Newton și Kepler și de ce nu vor să mențină constant o orbită stabilă? Se pare că există o serie de factori care provoacă această tulburare orbitală.
Acesta este probabil cel mai important efect, care este, de asemenea, motivul pentru care sateliții aflați pe orbita Pământului sunt instabili. Alți sateliți - cum ar fi sateliții geostaționari - coboară și de pe orbită, dar nu atât de repede. Suntem obișnuiți să considerăm "spațiu" tot ceea ce este de peste 100 km: deasupra liniei lui Karman. Dar orice definiție a limitei cosmosului, unde începe spațiul și se termină atmosfera planetei, va fi trasă de urechi. În realitate, particulele atmosferei se întind foarte mult și înălțime, doar densitatea lor devine din ce în ce mai mică. În cele din urmă, densitatea coboară - sub micrograme pe centimetru cubi, apoi pe nanogramă, apoi pe picogramă - și apoi putem să o numim din ce în ce mai mult cosmos. Dar atomii din atmosferă pot fi prezenți la o distanță de mii de kilometri, iar atunci când sateliții se ciocnesc cu acești atomi, ei pierd impuls și încetinesc. Prin urmare, sateliții aflați pe orbită pe Pământ sunt instabili.
Soarele emite în mod constant un flux de particule de energie înaltă, mai ales protoni, dar există și electroni și nuclee de heliu care se ciocnesc cu tot ceea ce întâlnesc. Aceste coliziuni, la rândul lor, schimba impulsul sateliților întâlniți și le încetinesc treptat. După un timp suficient, orbitele încep să fie încălcate. Și, deși acest lucru nu este principalul motiv pentru descendența orbitală de la sateliți la DOE, pentru sateliții de departe este mai important, pe măsură ce se apropie, iar cu aceasta și rezistența atmosferică crește.
- Câmpul gravitațional imperfect al Pământului
Dacă Pământul nu avea atmosferă, cum ar fi Mercurul sau Luna, sateliții noștri ar putea rămâne în orbită pentru totdeauna? Nu, chiar dacă am înlăturat vântul solar. Acest lucru se datorează faptului că Pământul - ca toate planetele - nu este o masă punctuală, ci mai degrabă o structură cu un câmp gravitațional instabil. Acest câmp și modificările pe care sateliții îl învârt în jurul planetei sunt turnate în influența forțelor de maree asupra lor. Și cu cât este mai aproape satelitul de Pământ, cu atât este mai mare impactul acestor forțe.
- Influența gravitațională a restului sistemului solar
Evident, Pământul nu este un sistem complet izolat în care singura forță gravitațională care afectează sateliții se naște pe Pământ însuși. Nu, Luna, Soarele și toate celelalte planete, comete, asteroizi și alții contribuie sub forma forțelor gravitaționale care împing în afară orbitele. Chiar dacă Pământul ar fi un punct ideal de - de exemplu, sa redus la o gaură neagră non-rotativ - nici o atmosferă și sateliții 100% ar fi protejat de vântul solar, acești sateliți au început treptat să scadă într-o spirală în centrul Pământului. Ei ar rămâne pe orbită mai mult decât Soarele însuși, dar acest sistem nu ar fi în mod ideal stabil; orbitele sateliților ar fi în cele din urmă încălcate.
Legile lui Newton și orbitele lui Keplerian nu sunt singurul lucru care determină mișcarea corpurilor celeste. Aceeași forță care face ca orbita lui Mercur să preceadă 43 de ani "în acest secol, duce la faptul că orbitele sunt încălcate din cauza undelor gravitaționale. Rata de această tulburare este incredibil de mic pentru câmpurile gravitaționale slabe (cum ar fi cele pe care am găsit în sistemul solar) și pe distanțe lungi: dura 10 150 ani pe Pământ într-o spirală în jos la soare, și gradul de afectare a sateliților orbita Pământului, în sute de mii de ori mai mici decât aceasta . Dar această forță este prezentă și este consecința inevitabilă a teoriei generale a relativității, care se manifestă efectiv asupra sateliților apropiați ai planetei.
Toate acestea nu afectează numai sateliții pe care i-am creat, ci și sateliții naturali pe care îi găsim pe orbita altor lumi. Cel mai aproape de Marte luna Phobos, de exemplu, este destinat să fie sfâșiată de forțele de maree și de spirală în jos, în atmosfera Planetei Roșii. În ciuda prezenței atmosferei, care este de numai 1/140 pământ, atmosfera lui Marte este mare și difuză, și, în plus, Marte nu este protejat de vant solar (spre deosebire de Pământ cu câmpul său magnetic). Prin urmare, în zeci de milioane de ani, Phobos este totul. Se pare că acest lucru nu se va întâmpla în curând, dar acesta este de fapt mai puțin de 1% din momentul în care sistemul solar există deja.
Dar cel mai apropiat partener al lui Io nu este Io: este Metis, potrivit mitologiei, prima sotie a lui Zeus. Mai aproape de Io, există patru sateliți mici, dintre care Metis este cel mai apropiat - de numai 0,8 ori raza lui Jupiter din atmosfera planetei. În cazul lui Jupiter, forțele atmosferice și vântul solar nu sunt responsabile pentru încălcarea orbitelor; cu o semi-axă orbitală de 128.000 de kilometri, Metis se confruntă cu forțe impresionante de maree, care sunt responsabile pentru coborârea de-a lungul spirală a acestei luni către Jupiter.
Combinația tuturor acestor factori face ca orice satelit să fie fundamental instabil. Având în vedere timpul suficient și absența altor efecte de stabilizare, absolut toate orbitele vor fi încălcate. În final, toate orbitele sunt instabile, dar unele sunt mai instabile decât altele.
De ce sateliții orbitali sunt atât de instabili? Ilya Hel
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: