Hvad er en satellit?

World Space Week 2020 fejrer satelliternes indvirkning på menneskeheden fra 4. oktober til 10. oktober. Find ud af hvordan man fejrer her og tjek ud af satellitternes historie nedenfor!

En satellit er et objekt i rummet, der kredser om eller cirkler omkring et større objekt. Der er to slags satellitter: naturlige (såsom månen, der kredser om jorden) eller kunstige (såsom den internationale rumstation, der kredser om jorden).

Der er snesevis af snesevis af naturlige satellitter i solsystemet , hvor næsten hver planet har mindst en måne. Saturn har for eksempel mindst 53 naturlige satellitter, og mellem 2004 og 2017 havde den også en kunstig – Cassini-rumfartøjet, der udforskede den ringede planet og dens måner.

Kunstige satellitter dog blev først en realitet i midten af det 20. århundrede. Den første kunstige satellit var Sputnik, en russisk rumsond med beach-ball-størrelse, der løftes af den 4. oktober 1957. Den handling chokerede meget af den vestlige verden, da man mente, at sovjeterne ikke havde evnen til at sende satellitter til rum.

En kort historie om kunstige satellitter

Efter den bedrift lancerede sovjeterne den 3. november 1957 en endnu mere massiv satellit – Sputnik 2 – som bar en hund, Laika. USAs “første satellit var Explorer 1 den 31. januar 1958. Satellitten var kun 2 procent af massen af Sputnik 2, dog ved 30 kg (13 kg).

Sputniks og Explorer 1 blev åbningsskuddene i et rumløb mellem USA og Sovjetunionen, der varede i det mindste i slutningen af 1960erne. Fokus på satellitter som politiske redskaber begyndte at vige for mennesker, da begge lande sendte mennesker i rummet i 1961. Senere i årtiet begyndte begge landes mål imidlertid at splittes. Mens USA fortsatte med at lande folk på månen og skabe rumfærgen, konstruerede Sovjetunionen verdens første rumstation , Salyut 1, der blev lanceret i 1971. (Andre stationer fulgte, såsom USAs “Skylab og Sovjetunionens Mir.)

Andre lande begyndte at sende deres egne satellitter ud i rummet, da fordelene flød gennem samfundet. Vejrudsatellitter forbedrede prognoser, selv for fjerne områder. Landobservationssatellitter som Landsat-serien spores ændringer i skove, vand og andre dele af jordens overflade over tid. Telekommunikationssatellitter foretog langdistanceopkald og til sidst live tv-udsendelser fra hele verden til en normal del af livet. Senere generationer hjalp med internetforbindelser.

Med miniaturisering af computere og anden hardware er det nu muligt at sende meget mindre satellitter op, der kan udføre videnskab, telekommunikation eller andre funktioner i kredsløb. Det er almindeligt nu for virksomheder og universiteter at oprette “CubeSats” eller terningformede satellitter, der ofte befolker kredsløb omkring jorden.

Disse kan løftes på en raket sammen med en større nyttelast eller sendes fra en mobilstarter på den internationale rumstation (ISS). NASA overvejer nu at sende CubeSats til Mars eller til månen Europa (nær Jupiter) til fremtidige missioner, selvom CubeSats ikke er bekræftet til optagelse.

ISS er den største satellit i kredsløb og tog over et årti at konstruere. Stykke for stykke bidrog 15 nationer med økonomisk og fysisk infrastruktur til det kredsende kompleks, der blev sammensat mellem 1998 og 2011. Programmets embedsmænd forventer, at ISS fortsætter med at køre indtil mindst 2024.

Dele af en satellit

Enhver anvendelig kunstig satellit – hvad enten den er en menneskelig eller en robot – har fire hoveddele: et kraftsystem (som kunne være sol- eller nuklear, for eksempel), en måde at kontrollere dens holdning på, en antenne til at transmittere og modtage information og en nyttelast til at indsamle information (såsom et kamera eller partikeldetektor).

Som det vil fremgå nedenfor, dog er ikke alle kunstige satellitter nødvendigvis brugbare. Selv en skrue eller lidt maling betragtes som en “kunstig” satellit, selvom disse mangler disse dele.

Hvad forhindrer en satellit i at falde til jorden ?

En satellit forstås bedst som et projektil eller et objekt, der kun har en kraft, der virker på det – tyngdekraften. Teknisk sp eaking betragtes alt, der krydser Karman-linjen i en højde af 100 kilometer (62 miles) i rummet. En satellit skal dog køre hurtigt – mindst 8 km (5 miles) i sekundet – for at stoppe med at falde straks ned til Jorden igen.

Hvis en satellit kører hurtigt nok, vil den konstant “falde” mod Jorden, men jordens krumning betyder, at satellitten vil falde rundt om vores planet i stedet for at kollidere tilbage på overfladen. tættere på Jorden er i fare for at falde, fordi trækket fra atmosfæriske molekyler bremser satellitterne ned. De, der kredser længere væk fra Jorden, har færre molekyler at kæmpe med.

Der er flere accepterede “zoner” i kredsløb omkring jorden. Den ene kaldes lav-jord-bane, der strækker sig fra ca. 160 til 2.000 km (ca. 100 til 1.250 miles). Dette er den zone, hvor ISS kredser, og hvor rumfærgen plejede at udføre sit arbejde. , alle menneskelige missioner undtagen Apollo-flyvningerne til månen fandt sted i denne zone. De fleste satellitter arbejder også i denne zone.

Geostationær eller geosynkron bane er dog det bedste sted for kommunikationssatellitter at bruge. Dette er en zone over Jordens ækvator i en højde af 35.786 km (22.236 mi ). I denne højde er “faldet” omkring Jorden omtrent det samme som Jordens rotation, hvilket gør det muligt for satellitten at forblive over det samme sted på Jorden næsten konstant. Satellitten holder således en evig forbindelse med en fast antenne tændt jorden, hvilket muliggør pålidelig kommunikation. Når geostationære satellitter når slutningen af deres levetid, dikterer protokollen, at de er flyttet af vejen for, at en ny satellit kan tage deres plads. Det skyldes, at der kun er så meget plads eller så mange “slots” i den bane, der gør det muligt for satellitterne at fungere uden interferens.

Mens nogle satellitter bedst bruges omkring ækvator, er andre bedre velegnet til flere polære kredsløb – dem, der cirkler jorden fra pol til pol, så deres dækningszoner inkluderer nord- og sydpoler. Eksempler på polar-kredsløbssatellitter inkluderer vejrsatellitter og rekognosceringssatellitter.

Hvad forhindrer en satellit i at kollidere med en anden satellit?

Der er anslået en halv million kunstige genstande i jordens bane i dag, der spænder i størrelse fra malingsknap op til fuldgyldig sa tellites – hver rejse med hastigheder på tusinder af miles i timen. Kun en brøkdel af disse satellitter er anvendelige, hvilket betyder, at der er meget “rumskrot”, der flyder derude. Med alt, hvad der er flået i kredsløb, øges chancen for en kollision.

Rumorganisationer skal overveje baneforløb nøje, når de skyder noget ud i rummet. Agenturer som USAs rumovervågningsnetværk holder øje med kredsløbsrester fra jorden og advarer NASA og andre enheder, hvis en vildfarende brik er i fare for at ramme noget vitalt. Dette betyder, at ISS fra tid til anden skal udføre undvigende manøvrer for at komme ud af vejen.

Kollisioner forekommer dog stadig. En af de største syndere i rumaffald var resterne af en antisatellittest fra 2007 udført af kineserne, som genererede affald, der ødelagde en russisk satellit i 2013. Også det år smadrede Iridium 33 og Cosmos 2251-satellitterne ind i hinanden, generere en sky af affald.

NASA, Den Europæiske Rumorganisation og mange andre enheder overvejer foranstaltninger til at reducere mængden af orbitalrester. Nogle foreslår at nedbringe døde satellitter på en eller anden måde, måske ved hjælp af et net eller luftudbrud for at forstyrre snavs fra dets bane og bringe det tættere på Jorden. Andre overvejer at tanke døde satellitter til genbrug, en teknologi der er demonstreret robotisk på ISS.

Måner rundt om i andre verdener

De fleste planeter i vores solsystem har naturlige satellitter, som vi også kalder måner. For de indre planeter: Kviksølv og Venus har hver ingen måner. Jorden har en relativt stor måne, mens Mars har to små måner med asteroidestørrelse kaldet Phobos og Deimos. (Phobos spiralerer langsomt ind i Mars og vil sandsynligvis gå i stykker eller falde ned i overfladen om få tusinde år.)

Ud over asteroidebæltet er der fire gaskæmpeplaneter, som hver har en månepanteon. I slutningen af 2017 har Jupiter 69 kendte måner, Saturn har 53, Uranus har 27 og Neptun har 13 eller 14. Nye måner opdages lejlighedsvis – hovedsageligt ved missioner (enten tidligere eller nuværende, da vi kan analysere gamle billeder) eller ved at udføre friske observationer med teleskop.

Saturn er et specielt eksempel, fordi det er omgivet af tusinder af små genstande, der danner en ring, der er synlig selv i små teleskoper fra jorden. Forskere, der så ringene tæt på i løbet af 13 år, under Cassini-missionen, så forhold, hvor nye måner kunne blive født.Forskere var især interesserede i propeller, som er vågne i ringene skabt af fragmenter i ringene. Lige efter Cassinis mission sluttede i 2017, sagde NASA, at det er muligt, at propellerne deler elementer af planetdannelse, der finder sted omkring unge stjerner “gasagtige diske.

Endnu mindre objekter har dog måner. Pluto er teknisk set en dværgplanet. Men folkene bag New Horizons-missionen, der fløj af Pluto i 2015, hævder, at dens forskelligartede geografi gør den mere planetlignende. En ting, der ikke argumenteres, er dog antallet af måner omkring Pluto . Pluto har fem kendte måner, hvoraf de fleste blev opdaget, da New Horizons var under udvikling eller på vej til dværgplaneten.

Mange asteroider har også måner. Disse små verdener flyver undertiden tæt på jorden, og månerne springer ud i observationer med radar. Et par berømte eksempler på asteroider med måner inkluderer 4 Vesta (som blev besøgt af NASAs Dawn-mission), 243 Ida, 433 Eros og 951 Gaspra. Der er også eksempler på asteroider med ringe, såsom 10199 Chariklo og 2060 Chiron.

Mange planeter og verdener i vores solsystem har også menneskeskabte “måner”, især omkring Mars – hvor flere sonder kredser rundt om planeten ved at observere dens overflade og miljø. Planeterne Kviksølv, Venus, Mars , Jupiter og Saturn havde alle kunstige satellitter, der observerede dem på et eller andet tidspunkt i historien. Andre objekter havde også kunstige satellitter, såsom Comet 67P / Churyumov – Gerasimenko (besøgt af Den Europæiske Rumorganisations Rosetta-mission) eller Vesta og Ceres (begge besøgt af NASAs Dawn-mission. Teknisk set fløj mennesker under Apollo-missionerne i kunstige “måner” (rumfartøjer) omkring vores egen måne mellem 1968 og 1972. NASA kan endda bygge en “Deep Space Gateway” -rumstation nær måne i de kommende årtier, som a la unching point for human Mars-missioner.

Fans af filmen “Avatar” (2009) vil huske, at menneskerne besøgte Pandora, den beboelige måne hos en gaskæmpe ved navn Polyphemus. Vi ved endnu ikke, om der er måner til exoplaneter, men vi formoder – i betragtning af at solsystemets planeter har så mange måner – at exoplaneter også har måner. I 2014 foretog forskere en observation af et objekt, der kunne fortolkes som en exomoon, der cirkler en exoplanet, men observationen kan ikke gentages, da den fandt sted, da objektet bevægede sig foran en stjerne.