[/شرح]
القمر الصناعي هو أعجوبة التكنولوجيا والهندسة. الشيء الوحيد الذي يمكن مقارنته بهذا الإنجاز من الناحية التكنولوجية هو المعرفة العلمية التي تدخل في وضع واحد في مدار حول الأرض والاحتفاظ به. فقط ضع في اعتبارك ما يحتاج العلماء إلى فهمه لتحقيق ذلك: أولاً ، هناك الجاذبية ، ثم معرفة شاملة بالفيزياء ، وبالطبع طبيعة المدارات نفسها. لذا فإن السؤال عن كيفية بقاء الأقمار الصناعية في المدار هو سؤال متعدد التخصصات يتضمن قدرًا كبيرًا من المعرفة التقنية والأكاديمية.
أولاً ، لفهم كيفية دوران القمر الصناعي حول الأرض ، من المهم أن نفهم ما الذي يستلزمه المدار. كان يوهان كبلر أول من وصف بدقة الشكل الرياضي لمدارات الكواكب. في حين كان يُعتقد أن مدارات الكواكب حول الشمس والقمر حول الأرض دائرية تمامًا ، تعثر كبلر في مفهوم المدارات الإهليلجية. من أجل بقاء الجسم في مدار حول الأرض ، يجب أن يكون لديه سرعة كافية لتتبع مساره. هذا صحيح بالنسبة للقمر الصناعي الطبيعي كما ينطبق على القمر الصناعي. من اكتشاف كبلر ، تمكن العلماء أيضًا من استنتاج أنه كلما اقترب القمر الصناعي من الجسم ، زادت قوة الجذب ، وبالتالي يجب أن يسافر بشكل أسرع من أجل الحفاظ على المدار.
بعد ذلك يأتي فهم الجاذبية نفسها. تمتلك جميع الأجسام مجال جاذبية ، ولكن فقط في حالة الأجسام الكبيرة بشكل خاص (مثل الكواكب) يتم الشعور بهذه القوة. في حالة الأرض ، تم حساب قوة الجاذبية بـ 9.8 م / ث 2. ومع ذلك ، هذه حالة محددة على سطح الكوكب. عند حساب الأجسام في مدار حول الأرض ، تنطبق الصيغة v = (GM / R) 1/2 ، حيث v هي سرعة القمر الصناعي ، و G هي ثابت الجاذبية ، و M هي كتلة الكوكب ، و R هي المسافة من مركز الأرض. بالاعتماد على هذه الصيغة ، يمكننا أن نرى أن السرعة المطلوبة للمدار تساوي الجذر التربيعي للمسافة من الجسم إلى مركز الأرض مضروبًا في العجلة بسبب الجاذبية على تلك المسافة. لذلك إذا أردنا وضع قمر صناعي في مدار دائري على ارتفاع 500 كم فوق السطح (ما يسميه العلماء المدار الأرضي المنخفض LEO) ، فسوف نحتاج إلى سرعة ((6.67 × 10-11 * 6.0 × 1024) / ( 6900000)) 1/2 أو 7615.77 م / ث. كلما زاد الارتفاع ، قلت السرعة اللازمة للحفاظ على المدار.
إذن حقًا ، قدرة الأقمار الصناعية على الحفاظ على مدارها تنخفض إلى توازن بين عاملين: سرعتها (أو السرعة التي يمكن أن تتحرك بها في خط مستقيم) ، وجاذبية الجاذبية بين القمر الصناعي والكوكب الذي يدور حوله. كلما ارتفع المدار ، قلت السرعة المطلوبة. كلما اقترب المدار ، يجب أن يتحرك بشكل أسرع لضمان عدم رجوعه إلى الأرض.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول الأقمار الصناعية لـ Universe Today. هَذَا مَقَالُ عَنْ أقمار صناعية ، وإليك مقالة حول المدار المتزامن مع الأرض.
إذا كنت ترغب في مزيد من المعلومات حول الأقمار الصناعية ، فاطلع على هذه المقالات:
الأجسام المدارية
قائمة الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض
لقد سجلنا أيضًا حلقة من برنامج Astronomy Cast حول مكوك الفضاء. استمع هنا، الحلقة 127 .
مصادر:
http://en.wikipedia.org/wiki/ القمر الصناعي
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#