Warum bleibt ein Satellit im Orbit?

Kurze Antwort: Es ist eine Kombination aus Trägheit und Schwerkraft.

Lange Antwort:

Im Weltraum, wo (fast) kein Luftwiderstand vorhanden ist, weil (fast) keine Luft vorhanden ist, würde ein sich bewegendes Objekt dazu neigen, mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus zu driften, es sei denn, es wird eine Kraft ausgeübt, die die . ändert Bewegungsrichtung des Objekts (zB: Kollision mit einem anderen Objekt, Abfeuern einer Rakete usw.). Diese Tendenz, sich "gleich zu bewegen" wird Trägheit genannt.

Im Fall eines umlaufenden Satelliten ist die ausgeübte Kraft die Anziehungskraft der Erde, die versucht, den Satelliten zurück zur Erdoberfläche zu ziehen. Je weiter Sie sich von der Erde entfernen, desto geringer ist die Wirkung der Schwerkraft.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die NASA (oder wer auch immer) einen Satelliten mit genau der richtigen Geschwindigkeit in den Weltraum entlässt, damit er nicht schnell genug ist, um abzudriften und der Schwerkraft der Erde zu entkommen, und genau in der richtigen Entfernung von der Erde, damit die Schwerkraft es kann ziehe es nicht ganz zurück.

Die Kombination aus Trägheit des Satelliten und Erdanziehung führt dazu, dass der Satellit auf einer Kreisbahn um die Erde reist, dh: Eine stabile Umlaufbahn. Es ist genau die gleiche Kombination von Kräften, die dazu führt, dass der Mond die Erde umkreist und die Erde und andere Planeten die Sonne umkreisen.

Natürlich gibt es dabei einige Probleme. Der Weltraum ist kein perfektes Vakuum, daher gibt es einen winzigen "Luftwiderstand", der geringfügige Änderungen in der Bewegung des Satelliten verursacht. Zweitens kann selbst die NASA die Geschwindigkeit und Entfernung nicht genau genug bestimmen, um den Satelliten viel länger als ein paar Jahre in einer stabilen Umlaufbahn zu halten.

Ohne geringfügige Kurskorrekturen des Satelliten passiert eines von zwei Dingen: Entweder reist der Satellit zu schnell und entkommt der Schwerkraft der Erde, schwebt in den Weltraum, oder die Schwerkraft gewinnt schließlich dieses kleine himmlische Tauziehen und der Satellit kommt der Erde zu nahe zurück, dringt in die Atmosphäre ein und verbrennt.

Um die Lebensdauer eines Satelliten zu verlängern, können kleine Raketen in den Satelliten eingebaut und zur Korrektur seiner Umlaufbahn verwendet werden, oder ein Satellit kann von einem Raumfahrzeug (zB: Space Shuttle) eingefangen und in eine stabilere Umlaufbahn zurückbewegt werden. In den meisten Fällen jedoch wird ein Satellit seine Nützlichkeit lange überdauern, bevor dies geschehen muss. SkyLab zum Beispiel sollte 1979 vom ersten Space Shuttle in eine höhere Umlaufbahn gebracht werden, aber als sich die Fertigstellung des ersten Space Shuttles um zwei Jahre verzögerte, musste Skylab wieder in die Atmosphäre eintreten und in Stücke brennen. Eine Ausnahme könnte das Hubble-Teleskop sein – es wird wahrscheinlich noch viele Jahre nützlich sein.

Hoffe, das beantwortet Ihre Frage zu Ihrer Zufriedenheit.

-B

Sobald ein Satellit danach in eine Umlaufbahn gelangt, kann er selbst mit etwas Energie mit Hilfe der Schwerkraft um den Planeten kreisen.

Ein Satellit im Orbit um einen Planeten fällt tatsächlich, während er sich vorwärts bewegt. Aber es bewegt sich gerade so schnell vorwärts, dass seine Fallrate der Krümmung des Planeten entspricht. Ein Satellit wird in die Umlaufbahn geschossen und vom Raketentreibstoff hart gestoßen, um eine sehr hohe Geschwindigkeit zu erreichen, also startet er mit viel Energie. Da es in der Höhe, auf der Satelliten umkreisen, nur sehr wenig Atmosphäre gibt, gibt es sehr wenig Reibung, um sie zu verlangsamen. Es bewegt sich also mit der gleichen Geschwindigkeit weiter.

Abhängig von der Schwerkraft des Planeten wird der Satellit mit einer bestimmten Geschwindigkeit nach unten gezogen. Auf verschiedenen Planeten sind also unterschiedliche Geschwindigkeiten erforderlich, um einen Satelliten in seiner Umlaufbahn zu halten.

Aber während die Menge an Atmosphäre in den großen Höhen, in denen Satelliten umkreisen, sehr gering ist, gibt es oft ein winziges bisschen Luft und ein winziges bisschen Reibung tritt auf. Über einen längeren Zeitraum kann dies ausreichen, um ihn etwas zu verlangsamen und dann beginnt er langsam näher zu kommen, trifft auf mehr Luft und verlangsamt sich mehr. Irgendwann verbrennt es durch die Reibung.

Ein Satellit bleibt aufgrund des Gleichgewichts von zwei Faktoren in der Umlaufbahn:

1- Geschwindigkeit oder die Geschwindigkeit, mit der er sich auf einer geraden Linie fortbewegen würde.
2- Die Anziehungskraft zwischen der Erde und dem Satelliten.

Um dieses Prinzip zu veranschaulichen, befestige ein kleines Gewicht oder eine Kugel an einer Schnur und schwinge sie im Kreis herum. Wenn die Schnur reißt, würde der Ball in einer geraden Linie wegfliegen, aber da er angebunden ist (wie die Schwerkraft einen Satelliten anbindet), umkreist er Sie.

Wir können es mit dem allgemeinen Beispiel erklären:

Stellen Sie sich vor, Sie könnten einen imaginären Berg besteigen, dessen Gipfelspeichen über der Erdatmosphäre liegen (er wäre etwa 10 Mal höher als der Mount Everest), wenn Sie einen Baseball vom Berggipfel werfen, würde er in einer geschwungenen Bahn zu Boden fallen. Zwei Bewegungen wirken auf ihn ein: der Versuch, geradeaus zu gehen und auf die Erde zu fallen. Je schneller Sie den Ball werfen, desto weiter geht er, bevor er den Boden berührt. Wenn Sie den Ball mit einer Geschwindigkeit von 17.000 Meilen pro Stunde werfen könnten, würde der Ball den Boden nicht erreichen. Es würde die Erde in einer gekrümmten Bahn umkreisen; es wäre im Orbit. Es würde mit 5 MPs reisen und etwa 10 Minuten dauern, um die Vereinigten Staaten zu durchqueren.

Dies ist die Geschwindigkeit, die benötigt wird, um Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, weshalb das Space Shuttle und andere Satelliten so leistungsstarke Booster benötigen.

Ein Satellit "bleibt oben", weil die Zentripedalkraft seiner Umlaufbahn die Schwerkraft ausgleicht, die ihn zurück zur Erde zieht. Wenn man an ein Karussell denkt, das sich dreht, muss man es festhalten, um nicht abgeworfen zu werden. Bei einem Satelliten im Orbit wird die Schwerkraft durch dieselbe Art von Kraft ausgeglichen, die Sie bei einem Karussell spüren.

Ich wollte Ihnen Newtons Gravitationsgesetz erklären, aber ranajee82 hat es schon getan, und er ist auch scharf!
Logik101