Was ist ein Satellit?

Die Weltraumwoche 2020 wird vom 4. bis 10. Oktober die Auswirkungen von Satelliten auf die Menschheit feiern. Hier erfahren Sie, wie Sie feiern können Schauen Sie sich die Geschichte der Satelliten unten an!

Ein Satellit ist ein Objekt im Raum, das ein größeres Objekt umkreist oder umkreist. Es gibt zwei Arten von Satelliten: natürliche (wie der Mond, der die Erde umkreist) oder künstliche (wie die Internationale Raumstation, die die Erde umkreist).

Es gibt Dutzende von natürlichen Satelliten im Sonnensystem Fast jeder Planet hat mindestens einen Mond. Saturn hat zum Beispiel mindestens 53 natürliche Satelliten und zwischen 2004 und 2017 auch einen künstlichen – das Cassini-Raumschiff, das den Ringplaneten und seine Monde erforschte.

Künstliche Satelliten jedoch wurde erst Mitte des 20. Jahrhunderts Realität. Der erste künstliche Satellit war Sputnik, eine russische Raumsonde in Strandballgröße, die am 4. Oktober 1957 abhob. Dieser Akt schockierte einen Großteil der westlichen Welt, da angenommen wurde, dass die Sowjets nicht in der Lage waren, Satelliten zu senden Weltraum.

Eine kurze Geschichte künstlicher Satelliten

Nach diesem Kunststück starteten die Sowjets am 3. November 1957 eine noch massiverer Satellit – Sputnik 2 – der einen Hund trug, Laika. Der erste Satellit der Vereinigten Staaten war Explorer 1 am 31. Januar 1958. Der Satellit hatte jedoch nur 2 Prozent der Masse von Sputnik 2 bei 13 kg (30 Pfund).

Die Sputniks und Explorer 1 wurden die ersten Schüsse in einem Weltraumrennen zwischen den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion, das mindestens bis Ende der 1960er Jahre andauerte. Der Fokus auf Satelliten als politische Werkzeuge begann den Menschen Platz zu machen, als beide Länder Menschen sandten 1961 in den Weltraum. Später im Jahrzehnt begannen sich jedoch die Ziele beider Länder zu spalten. Während die Vereinigten Staaten Menschen auf dem Mond landeten und das Space Shuttle schufen, baute die Sowjetunion die erste Raumstation der Welt , Salyut 1, das 1971 gestartet wurde. (Weitere Stationen folgten, wie das US-amerikanische „Skylab and the Soviet Union“ Mir.)

Andere Länder begannen, ihre eigenen zu senden Satelliten in den Weltraum als Nutzen für die Gesellschaft. Wettersatelliten verbesserten die Vorhersagen auch für abgelegene Gebiete. Landbeobachtungssatelliten wie die Landsat-Serie verfolgten Veränderungen in Wäldern, Wasser und anderen Teilen der Erdoberfläche im Laufe der Zeit. Telekommunikationssatelliten machten Ferngespräche und schließlich Live-Fernsehsendungen aus der ganzen Welt zu einem normalen Teil des Lebens. Spätere Generationen halfen bei Internetverbindungen.

Mit der Miniaturisierung von Computern und anderer Hardware ist es jetzt möglich, viel kleinere Satelliten zu senden, die Wissenschaft, Telekommunikation oder andere Funktionen im Orbit ausführen können. Unternehmen und Universitäten erstellen derzeit häufig „CubeSats“ oder würfelförmige Satelliten, die häufig die erdnahe Umlaufbahn bevölkern.

Diese können zusammen mit einer größeren Nutzlast auf eine Rakete geschleudert oder gesendet werden Die NASA erwägt nun, CubeSats für zukünftige Missionen zum Mars oder zum Mond Europa (in der Nähe von Jupiter) zu senden, obwohl die CubeSats nicht für die Aufnahme bestätigt wurden.

Die ISS ist der größte Satellit im Orbit und der Bau dauerte über ein Jahrzehnt. Stück für Stück leisteten 15 Nationen einen Beitrag zur finanziellen und physischen Infrastruktur des Umlaufkomplexes, der zwischen 1998 und 2011 zusammengestellt wurde. Die Programmbeamten erwarten, dass die ISS bis mindestens 2024 weiterläuft.

Teile eines Satelliten

Jeder verwendbare künstliche Satellit – ob es sich um einen menschlichen oder einen robotergesteuerten handelt – besteht aus vier Hauptteilen: einem Stromversorgungssystem (das Solar oder sein kann) nuklear, zum Beispiel), eine Möglichkeit, seine Fluglage zu steuern, eine Antenne zum Senden und Empfangen von Informationen und eine Nutzlast zum Sammeln von Informationen (wie eine Kamera oder ein Partikeldetektor).

Wie weiter unten zu sehen sein wird, Es sind jedoch nicht unbedingt alle künstlichen Satelliten funktionsfähig. Selbst eine Schraube oder ein Stück Farbe wird als „künstlicher“ Satellit angesehen, obwohl diese Teile fehlen.

Was verhindert, dass ein Satellit auf die Erde fällt

Ein Satellit wird am besten als Projektil oder als Objekt verstanden, auf das nur eine Kraft wirkt – die Schwerkraft. Technisch gesehen sp Alles, was die Karman-Linie in einer Höhe von 100 Kilometern überquert, wird im Weltraum betrachtet. Ein Satellit muss jedoch schnell sein – mindestens 8 km pro Sekunde -, um nicht sofort auf die Erde zurückzufallen.

Wenn sich ein Satellit schnell genug bewegt, „fällt“ er ständig auf die Erde zu, aber die Erdkrümmung bedeutet, dass der Satellit um unseren Planeten fällt, anstatt auf der Oberfläche zurückzustürzen. Satelliten, die sich fortbewegen Näher an der Erde besteht die Gefahr eines Sturzes, da der Widerstand atmosphärischer Moleküle die Satelliten verlangsamt. Diejenigen, die weiter von der Erde entfernt umkreisen, haben weniger Moleküle zu bewältigen.

Es gibt mehrere akzeptierte „Zonen“ von Umlaufbahnen Um die Erde herum. Eine wird als erdnahe Umlaufbahn bezeichnet, die sich von etwa 160 bis 2.000 km (etwa 100 bis 1.250 Meilen) erstreckt. Dies ist die Zone, in der die ISS umkreist und in der das Space Shuttle seine Arbeit verrichtete Alle menschlichen Missionen mit Ausnahme der Apollo-Flüge zum Mond fanden in dieser Zone statt. Die meisten Satelliten arbeiten auch in dieser Zone.

Die geostationäre oder geosynchrone Umlaufbahn ist jedoch der beste Ort für Kommunikationssatelliten ist eine Zone über dem Erdäquator in einer Höhe von 35.786 km ). In dieser Höhe entspricht die „Fall“ -Rate um die Erde ungefähr der Erdrotation, wodurch der Satellit fast konstant über demselben Punkt auf der Erde bleiben kann. Der Satellit hält somit eine ständige Verbindung mit einer festen Antenne aufrecht Wenn geostationäre Satelliten das Ende ihres Lebens erreichen, schreibt das Protokoll vor, dass sie aus dem Weg geräumt werden, damit ein neuer Satellit ihren Platz einnimmt. Das liegt daran, dass in dieser Umlaufbahn nur so viel Platz oder so viele „Schlitze“ vorhanden sind, dass die Satelliten störungsfrei arbeiten können.

Während einige Satelliten am besten am Äquator eingesetzt werden, sind andere besser Geeignet für polarere Umlaufbahnen – solche, die die Erde von Pol zu Pol umkreisen, sodass ihre Abdeckungszonen den Nord- und Südpol umfassen. Beispiele für polar umlaufende Satelliten sind Wettersatelliten und Aufklärungssatelliten.

Was verhindert, dass ein Satellit gegen einen anderen Satelliten stürzt?

Es gibt heute schätzungsweise eine halbe Million künstlicher Objekte in der Erdumlaufbahn, deren Größe von Farbflecken bis zu vollwertigen Sa reicht Telliten – jeder fährt mit einer Geschwindigkeit von Tausenden von Meilen pro Stunde. Nur ein Bruchteil dieser Satelliten ist nutzbar, was bedeutet, dass dort draußen viel „Weltraummüll“ herumschwebt. Mit allem, was in die Umlaufbahn geschleudert wird, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision.

Weltraumagenturen müssen die Flugbahnen der Umlaufbahn sorgfältig abwägen, wenn sie etwas in den Weltraum starten. Agenturen wie das United States Space Surveillance Network beobachten die Trümmer der Umlaufbahn vom Boden aus und alarmieren die NASA und andere Einheiten, wenn die Gefahr besteht, dass ein fehlerhaftes Teil auf etwas Wesentliches trifft. Dies bedeutet, dass die ISS von Zeit zu Zeit Ausweichmanöver durchführen muss, um aus dem Weg zu gehen.

Es treten jedoch immer noch Kollisionen auf. Einer der größten Schuldigen an Weltraummüll waren die Überreste eines 2007 von den Chinesen durchgeführten Antisatellitentests, bei dem Trümmer erzeugt wurden, die 2013 einen russischen Satelliten zerstörten. Auch in diesem Jahr schlugen die Satelliten Iridium 33 und Cosmos 2251 ineinander. Erzeugung einer Trümmerwolke.

Die NASA, die Europäische Weltraumorganisation und viele andere Unternehmen erwägen Maßnahmen zur Verringerung der Menge an Trümmern in der Umlaufbahn. Einige schlagen vor, tote Satelliten auf irgendeine Weise abzuschießen, vielleicht mit einem Netz oder Luftstößen, um die Trümmer aus ihrer Umlaufbahn zu stören und sie näher an die Erde zu bringen. Andere denken darüber nach, tote Satelliten für die Wiederverwendung zu tanken, eine Technologie, die auf der ISS robotergesteuert demonstriert wurde.

Monde um andere Welten

Die meisten Planeten in unserem Sonnensystem haben natürliche Satelliten, die wir auch Monde nennen. Für die inneren Planeten: Merkur und Venus haben jeweils keine Monde. Die Erde hat einen relativ großen Mond, während der Mars zwei kleine Monde in Asteroidengröße hat, die Phobos und Deimos genannt werden. (Phobos windet sich langsam in den Mars hinein und wird wahrscheinlich in einigen tausend Jahren auseinander brechen oder an die Oberfläche fallen.)

Hinter dem Asteroidengürtel befinden sich vier Gasriesenplaneten, die jeweils ein Pantheon aus Monden haben. Ende 2017 hat Jupiter 69 bekannte Monde, Saturn 53, Uranus 27 und Neptun 13 oder 14. Gelegentlich werden neue Monde entdeckt – hauptsächlich durch Missionen (entweder in der Vergangenheit oder in der Gegenwart, wie wir alte Bilder analysieren können) oder durch Aufführungen Neue Beobachtungen mit dem Teleskop.

Saturn ist ein besonderes Beispiel, da es von Tausenden kleiner Objekte umgeben ist, die einen Ring bilden, der selbst in kleinen Teleskopen von der Erde aus sichtbar ist. Wissenschaftler, die die Ringe während der Cassini-Mission über 13 Jahre aus der Nähe beobachteten, sahen Bedingungen, unter denen neue Monde geboren werden könnten.Wissenschaftler interessierten sich besonders für Propeller, die in den Ringen nachlaufen, die durch Fragmente in den Ringen erzeugt werden. Kurz nach dem Ende von Cassinis Mission im Jahr 2017 sagte die NASA, es sei möglich, dass die Propeller Elemente der Planetenbildung teilen, die um die Gasscheiben junger Sterne herum stattfinden.

Selbst kleinere Objekte haben jedoch Monde. Pluto ist es Technisch gesehen ein Zwergplanet. Die Menschen hinter der Mission New Horizons, die 2015 von Pluto geflogen wurde, argumentieren jedoch, dass seine vielfältige Geografie ihn planetähnlicher macht. Eine Sache, die jedoch nicht diskutiert wird, ist die Anzahl der Monde um Pluto . Pluto hat fünf bekannte Monde, von denen die meisten entdeckt wurden, als New Horizons sich in der Entwicklung befand oder auf dem Weg zum Zwergplaneten war.

Viele Asteroiden haben auch Monde. Diese kleinen Welten fliegen manchmal in der Nähe der Erde, und die Monde tauchen bei Beobachtungen mit Radar auf. Einige berühmte Beispiele für Asteroiden mit Monden sind 4 Vesta (die von der NASA-Mission Dawn besucht wurde), 243 Ida, 433 Eros und 951 Gaspra. Es gibt auch Beispiele für Asteroiden mit Ringen, wie 10199 Chariklo und 2060 Chiron.

Viele Planeten und Welten in unserem Sonnensystem haben auch vom Menschen geschaffene „Monde“, insbesondere um den Mars – wo mehrere Sonden den Planeten umkreisen, um seine Oberfläche und Umgebung zu beobachten. Die Planeten Merkur, Venus, Mars Jupiter und Saturn hatten alle künstliche Satelliten, die sie irgendwann in der Geschichte beobachteten. Andere Objekte hatten ebenfalls künstliche Satelliten, wie der Komet 67P / Churyumov-Gerasimenko (besucht von der Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumorganisation) oder Vesta und Ceres (beide) besucht von der NASA-Mission Dawn.) Technisch gesehen flogen Menschen während der Apollo-Missionen zwischen 1968 und 1972 in künstlichen „Monden“ (Raumfahrzeugen) um unseren eigenen Mond. Die NASA könnte sogar eine Raumstation „Deep Space Gateway“ in der Nähe der Mond in den kommenden Jahrzehnten als a la Unching Point für menschliche Mars-Missionen.

Fans des Films „Avatar“ (2009) werden sich daran erinnern, dass die Menschen Pandora besucht haben, den bewohnbaren Mond eines Gasriesen namens Polyphem. Wir wissen noch nicht, ob es Monde für Exoplaneten gibt, aber wir vermuten – angesichts der Tatsache, dass die Planeten des Sonnensystems so viele Monde haben -, dass Exoplaneten auch Monde haben. 2014 beobachteten Wissenschaftler ein Objekt, das als interpretiert werden könnte ein Exomoon, der einen Exoplaneten umkreist, aber die Beobachtung kann nicht wiederholt werden, da sie stattfand, als sich das Objekt vor einem Stern bewegte.