فرض كنيد روي قله يك كوه با يك توپ جنگي گلوله اي را پرتاب مي كنيد. ( بدون در نظر گرفتن مقاومت هوا ) هر چه نيروي پرتاب كننده بيشتر باشد ، سرعت گلوله بهنگام خروج از لوله بيشتر خواهد بود و گلوله مسافت بيشتري طي خواهد كرد تا با نيروي جاذبه زمين سقوط كند . حال اگر سرعت پرتاب به 7.9 كيلومتر در ثانيه ( 2800 كيلومتر در ساعت ) برسد ، گلوله ديگر به زمين سقوط نخواهد كرد و با همان سرعت دور زمين ( در مدار دايره اي شكل ) خواهد چرخيد. در اين حالت گلوله تبديل به يك ماهواره شده و اگر نيروي اصطحكاك هوا نباشد ، گلوله تا ابد در مدار زمين باقي مي ماند ولي بخاطر وجود اصطحكاك هوا در ارتفاعات كم ، سرعت گلوله كم شده و در نهايت سقوط خواهد كرد. اگر سرعت پرتابه را افزايش دهيم ، مدار حركت گلوله دور زمين از حالت دايره به حالت بيضي شكل تغيير خواهد كرد و با افزايش سرعت ، مدار حركت بيضي تر خواهد شد .
براي قرار دادن ماهواره در مدار بالايي و دايره اي شكل بدور زمين از موشك هاي 2 مرحله اي استفاده مي كنند. به اين صورت كه موشك پس از بلند شدن و در ارتفاع كم ، مسير مستقيم خود را كج مي كند تا در مدار زمين قرار گيرد. در اين لحظه موتور مرحله اول از موشك جدا مي شود. همين لحظه موتور مرحله دوم روشن مي شود و موشك در مدار بيضي شكل دور زمين شروع به گردش مي كند. موتور مرحله دوم خاموش مي شود و وقتي موشك به نقطه اوج ( دورترين نقطه از زمين مدار بيضي از زمين) رسيد ، موتور دوم يكبار ديگر روشن مي شود تا موشك در مدار دايره اي شكل بزرگ قرار گيرد. در همين لحظه ماهواره از موتور دوم جدا مي شود و سپس با همان سرعت اوليه كه از موشك در حال حركت جدا شده ، در مدار دايره اي شكل دور زمين مي گردد .

ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين :
ماهواره هاي جاسوسي را اغلب در ارتفاعات كم ( 480 تا 970 كيلومتري) قرار مي دهند. اين ماهواره ها مي توانند در عرض كمتر از دو ساعت دور زمين گردش كنند و عكس هاي دقيق از مراكز نظامي بگيرند.
ماهواره هاي علمي در مدارات مياني ( ارتفاع 4800 تا 9700 كيلومتري) قرار داده مي شوند. از اين ماهواره ها براي تحقيق در مورد مهاجرت حيوانات و بررسي فعاليت آتشفشانها استفاده مي شود.

ماهواره هاي سيستم موقعيت يابي جهاني (GPS ) در ارتفاع 10000 تا 2000 كيلومتري قرار داده مي شوند.

ماهواره هاي ارتباطي مثل ماهواره تلويزيوني را در ارتفاع 35786 كيلومتري قرار مي دهند. زمان گردش ماهواره هايي كه در اين ارتفاع قرار مي گيرند ، با زمان چرخش زمين يكي است . به همين دليل براي دريافت اطلاعات از اين ماهواره ها ، نيازي به جابجايي مكرر گيرنده زميني ( بشقاب ماهواره ) نيست.

كره ماه ( ماهواره طبيعي زمين ) هم ارتفاع ( فاصله ) حدود 384000 كيلومتري از سطح زمين در حال گردش بدور زمين است ، داراي سرعتي معادل 1 كيلومتر در ثانيه است . با اين فاصله و سرعت زمان يك دور گردش ماه بدور زمين حدودا 28 روز طول مي كشد كه همان طول ماه قمري است .

رابطه سرعت با ارتفاع :

همانطور كه مي دانيد با افزايش ارتفاع از سطح زمين ، نيروي جاذبه كم مي شود. هر مدار دايره اي ماهواره ، سرعت مخصوصي دارد كه به آن سرعت پايداري مدار مي گويند. در اين سرعت نيروي جاذبه با نيروي گريز از مركز در حالت تعادل قرار دارند. اگر سرعت ماهواره را به كمتر از سرعت پايداري كاهش دهيم ،‌ نيروي جاذبه بر نيروي گريز از مركز غلبه كرده و ماهواره به مدار پايين تر ( ارتفاع كمتر ) سقوط خواهد كرد و بالعكس اگر سرعت ماهواره را افزايش دهيم ، نيروي گريز از مركز بر نيروي جاذبه غلبه كرده و ماهواره در مدار بالاتر ( بيضي كشيده ) قرار مي گيرد.
ارتفاع از سطح زمين ( كيلومتر )  سرعت پايداري مدار گردش  زمان يك گردش كامل بدور زمين
200 7.78 ( كيلومتر در ثانيه )  88 دقيقه
500 7.61 ( كيلومتر در ثانيه )  94 دقيقه
1000 7.35 ( كيلومتر در ثانيه )  105 دقيقه
10000 4.93 ( كيلومتر در ثانيه )  حدود 6 ساعت
100000 1.94 ( كيلومتر در ثانيه )  حدود 4 روز
1000000 0.63( كيلومتر در ثانيه )  حدود 4 ماه

با كاهش سرعت ماهواره پس از پايان ماموريت ، ارتفاع آن كم مي شود تا وارد جو شود. از آنجا كه سرعت گردش ماهواره در هنگام برخورد به ملكولهاي هواي جو هنوز بسيار زياد است ، دماي سطح ماهواره آنقدر بالا مي رود كه قطعات آن آتش گرفته و ميسوزند .

البته برخي قطعات نسوخته ماهواره ها يا موشكها در مدار زمين باقي مي مانند . اين قطعات بخاطر سرعت زيادي كه در گردش بدور زمين دارند ، براي ديگر ماهواره ها و نيز موشك ها و شاتل هاي فضايي بسيار خطرناك هستند بطوريكه اگر يك قطعه كوچك ( به اندازه يك توپ پينگ پنگ ) به شاتلي اصابت كند ، مانند يك خمپاره عمل خواهد كرد و ممكن است شاتل را منفجر كند ! دانشمندان سعي مي كنند ماهواره ها را از موادي بسازند كه در هنگام برخورد با جو كاملا بسوزند و قطعات خطرناك آنها در جو باقي نماند.

منبع:TAKBARAN

نوشته شده توسط :محمد رحمانیان | لينک ثابت | موضوع: علمی | | تاریخ: 88/03/28|ساعت: 14:34