Vad är en satellit?

World Space Week 2020 firar satelliternas inverkan på mänskligheten från 4 oktober till 10 oktober. Ta reda på hur man firar här och kolla ut satellithistoriken nedan!

En satellit är ett objekt i rymden som kretsar kring eller cirklar runt ett större objekt. Det finns två sorters satelliter: naturliga (som månen som kretsar kring jorden) eller konstgjorda (såsom den internationella rymdstationen som kretsar kring jorden).

Det finns dussintals och dussintals naturliga satelliter i solsystemet , med nästan varje planet som har minst en måne. Saturnus har till exempel minst 53 naturliga satelliter, och mellan 2004 och 2017 hade den också en konstgjord – rymdfarkosten Cassini, som utforskade den ringade planeten och dess månar.

Konstgjorda satelliter, dock, blev inte verklighet förrän i mitten av 1900-talet. Den första konstgjorda satelliten var Sputnik, en rysk rymdprobe med strandkula som lyfte av den 4 oktober 1957. Denna handling chockade mycket av västvärlden, eftersom man trodde att sovjeterna inte hade förmågan att skicka satelliter till rymd.

En kort historia av konstgjorda satelliter

Efter denna bedrift lanserade sovjeterna den 3 november 1957 en ännu mer massiv satellit – Sputnik 2 – som bar en hund, Laika. USA: s första satellit var Explorer 1 den 31 januari 1958. Satelliten var endast 2 procent av massan av Sputnik 2, dock vid 30 kg (13 kg).

Sputniks och Explorer 1 blev inledningsskotten i en rymdkapplöpning mellan USA och Sovjetunionen som varade fram till åtminstone slutet av 1960-talet. Fokus på satelliter som politiska verktyg började vika för människor när båda länderna skickade människor i rymden 1961. Senare på decenniet började emellertid målen för båda länderna dela sig. Medan USA fortsatte att landa människor på månen och skapa rymdfärjan, konstruerade Sovjetunionen världens första rymdstation , Salyut 1, som lanserades 1971. (Andra stationer följde, såsom USA: s ”Skylab and the Soviet Unions Mir.)

Andra länder började skicka sina egna satelliter ut i rymden när fördelarna krusade genom samhället. Vädersatelliter förbättrade prognoserna, även för avlägsna områden. Landskådande satelliter som Landsat-serien spårade förändringar i skogar, vatten och andra delar av jordens yta över tiden. Telekommunikationssatelliter ringde fjärrsamtal och så småningom direktsändningar från hela världen till en normal del av livet. Senare generationer hjälpte till med Internetanslutningar.

Med miniatyriseringen av datorer och annan hårdvara är det nu möjligt att skicka upp mycket mindre satelliter som kan göra vetenskap, telekommunikation eller andra funktioner i omloppsbana. Det är vanligt nu för företag och universitet att skapa ”CubeSats”, eller kubformade satelliter som ofta fyller en jordbana.

Dessa kan tas upp på en raket tillsammans med en större nyttolast eller skickas från en mobilraketer på den internationella rymdstationen (ISS). NASA överväger nu att skicka CubeSats till Mars eller till månen Europa (nära Jupiter) för framtida uppdrag, även om CubeSats inte är bekräftade för inkludering.

ISS är den största satelliten i omloppsbana, och det tog över ett decennium att konstruera. Bit för bit bidrog 15 nationer med ekonomisk och fysisk infrastruktur till det kretsande komplexet, som sattes ihop mellan 1998 och 2011. Programtjänstemän förväntar sig att ISS fortsätter att fungera fram till minst 2024.

Delar av en satellit

Varje användbar konstgjord satellit – oavsett om den är en mänsklig eller robot – har fyra huvuddelar: ett kraftsystem (som kan vara sol- eller kärnkraft, till exempel), ett sätt att kontrollera dess attityd, en antenn för att sända och ta emot information och en nyttolast för att samla in information (såsom en kamera eller partikeldetektor).

Som kommer att ses nedan, emellertid är inte alla konstgjorda satelliter nödvändigtvis fungerande. Även en skruv eller lite färg betraktas som en ”konstgjord” satellit, även om dessa saknar dessa delar.

Vad hindrar en satellit från att falla till jorden ?

En satellit förstås bäst som en projektil eller ett objekt som bara har en kraft som verkar på den – tyngdkraften. Tekniskt sp eaking, allt som passerar Karman Line på en höjd av 100 kilometer (62 miles) anses i rymden. En satellit måste dock gå snabbt – åtminstone 8 km (5 miles) per sekund – för att sluta falla ner direkt till jorden omedelbart.

Om en satellit färdas tillräckligt snabbt kommer den ständigt att ”falla” mot jorden, men jordens krökning betyder att satelliten kommer att falla runt vår planet istället för att krascha tillbaka på ytan. närmare jorden riskerar att falla eftersom luftmolekylernas drag kommer att sakta ner satelliterna. De som kretsar längre bort från jorden har färre molekyler att kämpa med.

Det finns flera accepterade ”zoner” av banor runt jorden. Den ena kallas låg-jord-omlopp, som sträcker sig från cirka 160 till 2000 km (cirka 100 till 1250 miles). Detta är den zon där ISS kretsar och där rymdfärjan brukade göra sitt arbete. , alla mänskliga uppdrag utom Apollo-flygningarna till månen ägde rum i den här zonen. De flesta satelliter fungerar också i den här zonen.

Geostationär eller geosynkron bana är dock den bästa platsen för kommunikationssatelliter. är en zon ovanför jordens ekvatorn på en höjd av 35 786 km (22 236 mi ). På denna höjd är ”fall” -hastigheten runt jorden ungefär densamma som jordens rotation, vilket gör att satelliten kan stanna över samma plats på jorden nästan konstant. Satelliten håller således en evig anslutning med en fast antenn på marken, vilket möjliggör pålitlig kommunikation. När geostationära satelliter når slutet av sitt liv, säger protokollet att de har flyttat ur vägen för en ny satellit att ta sin plats. Det beror på att det bara finns så mycket utrymme, eller så många ”slitsar” i den banan, för att låta satelliterna fungera utan störningar.

Medan vissa satelliter bäst används runt ekvatorn är andra bättre lämpar sig för fler polära banor – de som kretsar jorden från pol till pol så att deras täckningszoner inkluderar nord- och sydpolen. Exempel på polarbana-satelliter inkluderar vädersatelliter och spaningsatelliter.

Vad hindrar en satellit från att krascha in i en annan satellit?

Det finns uppskattningsvis en halv miljon konstgjorda föremål i jordens omlopp i dag, allt i storlek från färgfläckar till fullfjädrad sa tellites – var och en reser i hastigheter på tusentals mil i timmen. Endast en bråkdel av dessa satelliter är användbara, vilket innebär att det finns mycket ”rymdskräp” som flyter runt där ute. Med allt som lobbas i omloppsbana ökar chansen för en kollision.

Rymdorganisationer måste överväga omloppsbanor noggrant när de skjuter ut något i rymden. Byråer som USA: s rymdövervakningsnätverk håller ett öga på omloppsrester från marken och varnar NASA och andra enheter om en felaktig bit riskerar att träffa något viktigt. Detta innebär att ISS då och då måste utföra undvikande manövrer för att komma ur vägen.

Kollisioner uppstår dock fortfarande. En av de största syndarna i rymdskräp var resterna av ett antisatellittest 2007 som utfördes av kineserna, vilket genererade skräp som förstörde en rysk satellit 2013. Också det året slog Iridium 33 och Cosmos 2251-satelliterna i varandra, generera ett moln av skräp.

NASA, Europeiska rymdorganisationen och många andra enheter överväger åtgärder för att minska mängden orbital skräp. Vissa föreslår att man tar ner döda satelliter på något sätt, kanske använder ett nät eller luftbrist för att störa skräpet från dess omlopp och föra det närmare jorden. Andra funderar på att tanka döda satelliter för återanvändning, en teknik som har demonstrerats robotiskt på ISS.

Månar runt andra världar

De flesta planeter i vårt solsystem har naturliga satelliter, som vi också kallar månar. För de inre planeterna: Mercury och Venus har vardera inga månar. Jorden har en relativt stor måne, medan Mars har två små månar med asteroidstorlek som heter Phobos och Deimos. (Phobos spirerar långsamt in i Mars och kommer troligen att bryta sönder eller falla ner i ytan om några tusen år.)

Bortom asteroidbältet finns fyra gasjättplaneter som var och en har en panteon av månar. Från och med slutet av 2017 har Jupiter 69 kända månar, Saturnus har 53, Uranus har 27 och Neptunus har 13 eller 14. Nya månar upptäcks ibland – främst av uppdrag (antingen tidigare eller nu, eftersom vi kan analysera gamla bilder) eller genom att utföra nya observationer med teleskop.

Saturnus är ett speciellt exempel eftersom det är omgivet av tusentals små föremål som bildar en ring som syns även i små teleskop från jorden. Forskare som tittade på ringarna närbild under 13 år, under Cassini-uppdraget, såg förhållanden under vilka nya månar skulle kunna fötas.Forskare var särskilt intresserade av propellrar, som är vaknar i ringarna som skapats av fragment i ringarna. Strax efter att Cassinis uppdrag slutade 2017 sa NASA att det är möjligt att propellrarna delar element av planetformation som äger rum kring unga stjärnor ”gasiga skivor.

Även mindre föremål har dock månar. Pluto är tekniskt sett en dvärgplanet. Men människorna bakom New Horizons-uppdraget, som flög av Pluto 2015, hävdar att dess mångsidiga geografi gör det mer planetlikt. En sak som inte argumenteras är dock antalet månar runt Pluto . Pluto har fem kända månar, varav de flesta upptäcktes när New Horizons var under utveckling eller på väg till dvärgplaneten.

Många asteroider har också månar. Dessa små världar flyger ibland nära jorden och månarna dyker upp i observationer med radar. Några kända exempel på asteroider med månar inkluderar 4 Vesta (som besökte NASA: s Dawn-uppdrag), 243 Ida, 433 Eros och 951 Gaspra. Det finns också exempel på asteroider med ringar, såsom 10199 Chariklo och 2060 Chiron.

Många planeter och världar i vårt solsystem har också ”mänskliga” månar, särskilt runt Mars – där flera sondar kretsar kring planeten och gör observationer av dess yta och miljö. Planeterna Merkurius, Venus, Mars , Jupiter och Saturnus hade alla konstgjorda satelliter som observerade dem någon gång i historien. Andra objekt hade också konstgjorda satelliter, såsom Comet 67P / Churyumov – Gerasimenko (besökt av Europeiska rymdorganisationens Rosetta-uppdrag) eller Vesta och Ceres (båda besökt av NASA: s Dawn-uppdrag.) Tekniskt sett, under Apollo-uppdragen, flög människor i konstgjorda ”månar” (rymdfarkoster) runt vår egen måne mellan 1968 och 1972. NASA kan till och med bygga en ”Deep Space Gateway” rymdstation nära månen under de kommande decennierna, som en la otrevlig punkt för mänskliga Mars-uppdrag.

Fans av filmen ”Avatar” (2009) kommer ihåg att människorna besökte Pandora, den beboliga månen hos en gasjätte som heter Polyphemus. Vi vet inte ännu om det finns månar för exoplaneter, men vi misstänker – med tanke på att solsystemets planeter har så många månar – att exoplaneter också har månar. 2014 gjorde forskare en observation av ett objekt som skulle kunna tolkas som en exomoon som kretsar kring en exoplanet, men observationen kan inte upprepas när den ägde rum när objektet rörde sig framför en stjärna.