Was sind künstliche Satelliten? Erklären Sie, wie sie in die Umlaufbahn gebracht werden.

Wenn wir einen Stein mit einiger Geschwindigkeit in horizontaler Richtung werfen, folgt er einer gekrümmten Bahn, während er zu Boden fällt. Wenn der Stein mit einer höheren Geschwindigkeit geworfen wird, folgt er beim Fallen einer Bahn mit größerem Radius. Daraus schließen wir, dass der Radius der gekrümmten Bahn umso größer ist, je höher die Geschwindigkeit des Steins ist. Wenn wir den Stein irgendwie mit so enormer Geschwindigkeit werfen könnten, dass der Radius seiner Bahn ein wenig größer als der Radius der Erde würde, würde der Stein um die Erde fallen und nicht darauf. Dies ist das Prinzip eines künstlichen Satelliten.

Bei einem Satelliten wird die Zentripetalkraft durch die Anziehungskraft der Erde bereitgestellt. Wir können die Geschwindigkeit eines Satelliten im Abstand r vom Erdmittelpunkt berechnen, indem wir die Zentripetalkraft mit der Gravitationskraft gleichsetzen. Wenn also m die Masse des Satelliten und g die Erdbeschleunigung ist, gilt

F (zentripetal) = F (gravitativ)

mv2 / r = mg.v2 = rg

Satelliten sind die Objekte, die die Erde umkreisen. Jeder Satellit wird durch die Gravitationsanziehung des Körpers, um den er sich dreht, in seiner Umlaufbahn gehalten. Viele künstliche Satelliten befinden sich in kreisförmigen Umlaufbahnen um die Erde, und wenn sie einmal im Orbit sind, brauchen sie keine Raketenmotoren, um sie in der Umlaufbahn zu halten. Sie sind weit genug von der Erdoberfläche entfernt, um einen sehr geringen Luftwiderstand zu haben. Sie können viele Jahre lang um die Erde rotieren. Satelliten können kreisförmige oder elliptische Umlaufbahnen haben. Kreisbahnen sind mathematisch einfacher zu handhaben und es gibt viele Kreisbahnen, die ungefähr kreisförmig sind.

Ein erdnaher Satellit hätte eine Geschwindigkeit von 7,9 kms-1 und würde 84 Minuten brauchen, um die Erde zu umkreisen. Es ist unmöglich, einen Satelliten schneller als diese Geschwindigkeit um die Erde zu bewegen, es sei denn, er kann seine Raketenmotoren die ganze Zeit am Laufen halten, um die Kraft auf ihn in Richtung Erde zu erhöhen. In der Praxis ist dies unmöglich, da der Kraftstoffbedarf zu groß wäre. Je höher der Satellit, desto langsamer wird die erforderliche Geschwindigkeit und desto länger dauert eine Umdrehung um die Erde.

Satelliten sind im Grunde Objekte, die um die Erde kreisen. Sie werden mit Hilfe von Raketen in eine Umlaufbahn gebracht und dort durch die Anziehungskraft der Erde gehalten. Die tief fliegenden Erdsatelliten haben eine Beschleunigung von 9,8 m/s2 in Richtung Erdmittelpunkt. Wenn sie dies nicht tun, würden sie in einer geraden Linie zur Erde fliegen. Die minimale Geschwindigkeit, die ein Satellit benötigt, um in eine Umlaufbahn zu gelangen, wird als kritische Geschwindigkeit bezeichnet. Je höher der Satellit, desto langsamer ist die erforderliche Geschwindigkeit und desto länger dauert eine Erdumrundung. Die nahe umlaufenden Satelliten umkreisen die Erde in einer Höhe von etwa 400 km. vierundzwanzig solcher Satelliten bilden das berühmte bekannte Global Positioning System (GPS).

An verschiedenen Orten sind mehrere geostationäre Satelliten im Orbit aufgestellt. Jeder umfasst 120 Längengrade. Die Erde kann von drei Satelliten in den richtigen Positionen abgedeckt werden. Diese Satelliten erhalten ihre Energie zum Senden und Empfangen von auf ihnen angebrachten Sonnenkollektoren. Das größte Satellitensystem wird von 126 Ländern verwaltet und ist als International Telecommunication Satellite Organization (INTELSAT) bekannt. Es arbeitet mit Mikrowellenfrequenzen von 4,6,11 und 14 GHz und hat eine Kapazität von 30.000 Zweiwege-Telefonleitungen und 3 Fernsehkanälen