Hoe draaien satellieten om de aarde?

satellieten zijn tot op zekere hoogte “mysterieuze” objecten. Ze reizen door de ruimte, wat voelt als een exotische plek omdat de meesten van ons er nog nooit zijn geweest. Ze zijn zo ver weg dat we ze niet kunnen zien. Ze kosten meestal miljoenen of miljarden dollars, wat betekent dat niemand van ons er ooit een persoonlijk zal bezitten. En zo verder…

orbitale mechanica kan ook mysterieus zijn omdat er geen gemakkelijke manier is voor ons om orbitale mechanica persoonlijk te ervaren. Echter, met een beetje fantasie, kunt u het basisidee achter orbitale mechanica heel gemakkelijk begrijpen. Het blijkt dat we de hele tijd met orbitale mechanica spelen!

denk na over wat er gebeurt als je een bal gooit. Stel je voor dat je in een groot veld staat en een honkbal gooit zo hard als je kunt — als een werper. De bal kan 30 meter lopen en dan de grond raken. Je zet de bal in een baan — het is gewoon dat de baan van een bal erg kort is!

stel je nu voor dat je een geweer recht en horizontaal schoot in plaats van een bal te gooien. De kogel kan een mijl (1,6 km) reizen voordat hij bezwijkt aan de zwaartekracht en de grond raakt.

stel je nu voor dat je een zeer groot kanon afschiet dat in staat is zijn shell een extreem hoge beginsnelheid te geven. Stel je ook voor dat onze wereld volledig bedekt is met water om alle zorgen over heuvels te verwijderen, en dat het kanon recht en vlak wordt geschoten. Het pad lijkt misschien op het plaatje rechts.

In dit diagram kun je zien dat de schil ver genoeg gaat om de curve van de aarde gedurende een periode te volgen voordat hij de grond raakt.

een ding dat deze voorbeelden oppept is luchtweerstand, dus stel je voor dat je dit kanon naar de maan nam en het bovenop de hoogste berg monteerde. De maan heeft geen atmosfeer en is volledig omringd door het vacuüm van de ruimte. Als je de snelheid van de schelp precies goed aanpast en het kanon afschiet, zou de schelp de kromming van de maan perfect volgen. Hij zou met precies dezelfde snelheid vallen als de kromme van de maan, zodat hij nooit de grond zou raken. Uiteindelijk zou het krommen helemaal rond de maan en ram recht in de achterkant van het kanon! Op de maan kun je satellieten hebben in extreem lage banen zoals deze — slechts een mijl of twee van de grond om de bergen te vermijden. Satellieten kunnen vanuit kanonnen worden gelanceerd.

op aarde is het niet zo gemakkelijk omdat satellieten boven de atmosfeer moeten komen en in het vacuüm van de ruimte om een baan te maken voor een langere tijd. 200 mijl (320 km) omhoog is ongeveer het minimum om atmosferische interferentie te voorkomen. De Hubble ruimtetelescoop draait op een hoogte van ongeveer 600 km. Maar het principe is precies hetzelfde. De snelheid van de satelliet wordt zo aangepast dat hij naar de aarde valt met dezelfde snelheid als de curve van de aarde wegvalt van de satelliet. De satelliet valt voortdurend, maar raakt nooit de grond!

Hier zijn een aantal interessante links: