Satelitul artificial este un obiect construit de oameni și lansat pe orbită în jurul Pământului sau al altui corp ceresc. Primul, Sputnik 1, a fost lansat în 1957 și transmitea doar semnale radio simple. Astăzi, pe orbită funcționează mii de sateliți care transmit televiziune, măsoară vremea, cartografiază oceanele și ghidează telefoanele noastre.
Mai jos explicăm de ce nu cad pe Pământ, ce tipuri de orbite există, la ce folosesc și cum funcționează navigația prin satelit.
De ce nu cade un satelit
Un satelit cade tot timpul spre Pământ, atras de gravitație. Diferența față de o piatră aruncată este viteza orizontală. Dacă arunci o minge mai tare, ea ajunge mai departe înainte să atingă solul. Dacă ai arunca-o suficient de repede, curbura planetei ar fugi de sub ea cât timp cade, iar mingea ar ocoli Pământul fără să-l atingă. Acesta este principiul orbitei.
La o altitudine de câteva sute de kilometri, viteza necesară este de aproximativ 7,5 kilometri pe secundă. Legile mișcării și ale atracției, explicate în articolul despre legile lui Newton și în cel despre gravitație, descriu exact acest echilibru. Pentru lansarea la această viteză este nevoie de rachete, despre care vezi articolul despre rachete.
Ce înseamnă imponderabilitatea
Astronauții din interiorul unei stații spațiale plutesc nu pentru că gravitația ar lipsi, ci pentru că stația și ei cad împreună în jurul Pământului. Cum se trăiește în astfel de condiții, vezi în articolul despre Stația Spațială Internațională.
Tipuri de orbite
Altitudinea determină cât de repede orbitează un satelit și ce poate observa.
| Tip de orbită | Altitudine aproximativă | Perioadă | Utilizare tipică |
|---|---|---|---|
| Joasă (LEO) | 400-2.000 km | aproximativ 90-120 de minute | Observarea Pământului, stații spațiale |
| Medie (MEO) | 20.000 km | aproximativ 12 ore | Navigație prin satelit |
| Geostaționară (GEO) | aproximativ 35.800 km | 24 de ore | Televiziune, meteorologie, comunicații |
La altitudinea geostaționară, perioada de rotație egală cu a Pământului face ca satelitul să rămână deasupra aceluiași punct de pe Ecuator. De aceea antenele de recepție sunt fixe și orientate spre același punct de pe cer.
La ce folosesc sateliții
Activitatea lor acoperă mai multe domenii:
- meteorologie: imaginile norilor și măsurătorile de temperatură ajută prognoza vremii și avertizările de furtună;
- comunicații: transmit semnal de televiziune, telefonie și internet în zone greu accesibile;
- observarea Pământului: urmăresc gheața, păduri, inundații, nivelul mărilor și extinderea orașelor;
- știință: telescoapele spațiale privesc cerul fără perturbarea atmosferei;
- navigație: oferă poziție și timp exact oricui are un receptor.
Pentru telescoape și observarea cerului din spațiu, o privire de ansamblu oferă ghidul de astronomie pentru începători.
Cum află telefonul unde te afli
Sistemele de navigație prin satelit, cum este GPS-ul american sau Galileo, european, folosesc o constelație de sateliți aflați pe orbită medie. Fiecare satelit transmite continuu două informații: unde se află și ce oră exactă arată ceasul lui atomic.
Receptorul din telefon măsoară cât a durat semnalul de la satelit până la el. Cum semnalul radio călătorește cu viteza luminii, timpul de zbor se transformă în distanță. O singură distanță te așază pe o sferă imaginară în jurul satelitului. Cu trei sateliți, sferele se intersectează în două puncte, iar unul dintre ele este în mod evident în afara Pământului. Un al patrulea satelit corectează ceasul mai puțin precis al telefonului. Din acest motiv sunt necesari cel puțin patru sateliți vizibili.
Rolul relativității
Ceasurile de pe sateliți merg puțin diferit față de cele de pe sol: viteza le încetinește ușor, iar gravitația mai slabă le grăbește. Efectul net este de câteva zeci de microsecunde pe zi, suficient ca, necorectat, să ducă la erori de kilometri pe zi. Sistemele iau în calcul aceste corecții, un exemplu practic al teoriei relativității.
De ce nu merge bine în interior
Semnalele sunt foarte slabe. În clădiri, subsoluri sau între blocuri înalte, ele se reflectă sau se atenuează, iar precizia scade. Telefonul completează cu semnale de la rețeaua mobilă sau de la rețele Wi-Fi.
Probleme: resturile spațiale
Ciocnirile și fragmentele rezultate din sateliți scoși din uz formează deșeuri orbitale. Chiar și un fragment mic, la viteză orbitală, poate distruge un echipament. Operatorii urmăresc obiectele, își manevrează sateliții și, pe cât posibil, îi coboară la sfârșitul vieții ca să ardă în atmosferă. Despre rolul straturilor atmosferice în frânare vezi articolul despre atmosfera Pământului.
Ce merită reținut despre sateliții artificiali
- Un satelit cade permanent spre Pământ, dar viteza lui laterală îl ține pe orbită.
- Altitudinea decide perioada: sateliții de orbită joasă fac un tur în aproximativ o oră și jumătate, cei geostaționari în 24 de ore.
- Aplicațiile principale sunt meteorologia, comunicațiile, observarea Pământului și navigația.
- Poziția ta rezultă din timpul de zbor al semnalelor de la cel puțin patru sateliți.
- Resturile spațiale sunt o provocare tot mai serioasă pentru orbitele aglomerate.
Întrebări frecvente
Câți sateliți orbitează Pământul?
Numărul exact se schimbă des, dar este de ordinul miilor de sateliți activi, la care se adaugă mult mai multe obiecte inactive. Lansările noi cresc continuu această cifră.
Se pot vedea sateliți cu ochiul liber?
Da, seara sau înainte de zori. Apar ca puncte luminoase care traversează cerul în câteva minute, fără să clipească. Stația Spațială este cea mai strălucitoare. Nu confunda cu un avion, care are lumini intermitente.
GPS-ul trimite date de la telefon către sateliți?
Nu. Navigația prin satelit funcționează într-un singur sens: satelitul transmite, iar telefonul doar primește. Prin urmare, satelitul nu știe unde te afli.
Ce se întâmplă cu un satelit la sfârșitul vieții?
Poate fi coborât spre atmosferă, unde arde, sau mutat pe o orbită de „cimitir” dacă este foarte sus. Regulile pentru dezafectare sunt tot mai stricte.
De ce nu cad sateliții geostaționari?
Ei se află la o altitudine la care perioada orbitală este exact de 24 de ore. Gravitația asigură forța necesară pentru această mișcare circulară, deci satelitul rămâne în echilibru.
