Miért az orbitális műhold olyan instabil hír a térről és az űrhajósokról?
Úgy tűnhet, hogy a Föld pályáján a műholdak a legegyszerűbb, leginkább ismerős és hazai dolog, ami ebben a világban létezik. Végül is a hold több mint négymilliárd évig lóg az égen, és mozgalmaiban semmi természetfeletti. De ha indítunk műholdak pályára, azok továbbra is ott néhány vagy több tucat évig, majd újra be a légkörbe, és éget, vagy van, vagy esik az óceán és a szárazföldön.
Továbbá, ha megnézed a többi bolygó természetes szatellitét, mind sokkal hosszabb ideig maradnak, mint az Földön forgó antropogén műholdak. A Nemzetközi Űrállomás (ISS) például 90 percenként kering a Föld körül, míg a Holdnak körülbelül egy hónapja van erre. Még műholdak, amelyek közel állnak a bolygó - mint például a Jupiter Io, az árapály-erők, hogy felmelegíti a világot, és megtörni a vulkanikus katasztrófák - stabilan tartani pályáját.
Io, várhatóan továbbra is a pályára a Jupiter a fennmaradó az élet a Naprendszerben, de az ISS, ha nem kerül sor intézkedésre lesz a pályáján kevesebb, mint 20 éve. Ugyanez a sors igaz szinte az összes műholdat jelen alacsony Föld körüli pályán: Mire jött a következő században, szinte az összes aktuális műhold belép a Föld légkörébe és éget fel. A legnagyobb (mint az ISS, amelynek 431 tonna súlya) nagy mennyiségű törmelék formájában lesz jelen a szárazföldön és a vízben.
Miért történik ez? Miért égnek ezek a műholdak az Einstein, a Newton és a Kepler törvényeire, és miért nem akarnak folyamatosan állandó pályát tartani? Kiderül, hogy számos tényező okozza ezt az orbitális zavarokat.
Ez talán a legfontosabb hatás, ami szintén az oka annak, hogy az alacsony földi pályán lévő műholdak instabilak. Más műholdak - mint például a geostacionárius műholdak - szintén leereszkednek a pályáról, de nem olyan gyorsan. Mi vagyunk hozzászokva ahhoz, hogy "térben" tartsunk mindent, ami 100 km fölött van: a karma fölött. De a kozmok határának bármilyen meghatározása, ahol a tér elkezdődik, és a bolygó légkörében véget ér, a fül el fogja húzódni. A valóságban a légkör részecskéi messze és magasra nyúlnak, csak sűrűségük egyre kevésbé. Végül a sűrűség - a mikrogram köbcentiméterenként, majd a nanogramm, majd a pikogram - alá süllyed -, majd egyre biztonságosabbá válik a kozmosznak. De a légkör atomjai több ezer kilométeres távolságban jelenhetnek meg, és amikor a műholdak összeütköznek ezekkel az atomokkal, lassulnak és lassulnak. Ezért az alacsony földi pályán lévő műholdak instabilak.
A nap folyamatosan nagy energiájú részecskék áramlását, főleg protonokat bocsát ki, de vannak olyan elektronok és héliummagok is, amelyek összeütköznek mindennel, amellyel találkoznak. Ezek az ütközések viszont megváltoztatják a szatellitek lendületét, és lassítják fokozatosan. Megfelelő idő elteltével megsértik a pályát. És bár ez nem a fő oka a kilépés a pályáját műholdak LEO műholdak el ez sokkal fontosabb, mint azok közeledik, és vele együtt növekszik és a légellenállás.
- A Föld imperfekciós gravitációs mezője
Ha a Földnek nincs olyan légköre, mint a Merkúr vagy a Hold, akkor a mi műholdaink örökre pályára állhatnának? Nem, még akkor sem, ha eltávolítottuk a napsugarat. Ez azért van, mert a Föld - mint minden bolygó - nem egy ponttömeg, hanem inkább egy instabil gravitációs mező. Ez a mező és a változások, amikor a szatellitek a bolygó körül forognak, az árapály erők hatására vannak ráöntve. És minél közelebb van a műhold a Földhöz, annál nagyobb az erõk hatása.
- A naprendszer többi részének gravitációs hatása
Nyilvánvaló, hogy a Föld nem teljesen elszigetelt rendszer, amelyben az egyetlen olyan gravitációs erő, amely a műholdakat érinti, maga a Földön született. Nem, a Hold, a Nap és az összes többi bolygó, üstökösök, aszteroidák és mások hozzájárulnak az orbiták elszakadására irányuló gravitációs erők formájában. Még ha a Föld lenne az ideális pont - például zsugorodott egy nem forgó fekete lyuk - nincs légkör és a műholdak 100% lenne védve a napszél, ezek a műholdak fokozatosan csökkenni kezdett a spirál a Föld középpontjába. Nyugaton maradnak, mint a Nap, de ez a rendszer nem lenne ideális stabil; a műholdak pályái végül megsértették volna.
A Newton - és a Kepleriai pályák törvényei nem az egyetlen dolog, amely meghatározza az égi testek mozgását. Ugyanaz az erő, ami miatt a Merkúr pályája a előrehalad 43 extra „a század, arra a tényre, hogy a pályák megsértik a gravitációs hullámok. Ennek mértéke rendellenesség hihetetlenül kicsi gyenge gravitációs mezők (például az, hogy mi található a Naprendszer), és nagy távolságokat take 10 150 évvel a Földre egy spirális le a nap, és a értékvesztésének mértéke a pályán Föld műholdak több százezer szor kisebb, mint ez a . De ez az erő jelen van, és az átfogó relativitáselmélet elkerülhetetlen következménye, amely hatékonyan megjelenik a bolygó szorosabb műholdján.
Mindez nem csak az általunk létrehozott műholdakat érinti, hanem a természetes szatelliteket is, amelyeket más világok pályáján találunk. Legközelebb a Mars Phobos hold, például a rendeltetése, hogy szakadt szét az árapály erők és spirális le a légkörbe a vörös bolygó. Annak ellenére, hogy a jelenléte a légkör, amely csak 1/140 föld, Mars légkör nagy és diffúz, és ezen túlmenően, a Mars nem védett a napszél (ellentétben a Föld mágneses terének). Ezért több tízmillió év alatt a Phobos minden. Úgy tűnhet, hogy ez nem fog megtörténni hamarosan, de ez valójában kevesebb, mint a naprendszer 1% -a.
De Io legközelebbi társa nem Io: Metis, a mitológia szerint Zeus első felesége. Közelebb Io, négy kis műhold van, amelyek közül a Metis a legközelebb áll - csak a bolygó hangulatától mindössze 0,8-szerese Jupiter sugara. Jupiter esetében a légköri erők és a szoláris szél nem felelős a pályák megsértéséért; orbitális félig tengelye 128 000 km, vegyes tapasztalható látványos árapály erők, amelyek felelősek a süllyedés a spirál a hold a Jupiter.
Mindezen tényezők kombinációja miatt a műhold alapvetően instabil. Ha elegendő időt és más stabilizáló hatás hiányát tartják be, minden pályát megsértenek. Végül minden pályán instabilak, de némelyek instabilabbak, mint mások.
Miért olyan instabil az orbitális műholdak? Ilya Hel