Γιατί ένας δορυφόρος παίρνει την «κάτω βόλτα»;

[masgka]

2 ερωτήσεις.

 

1ον: Γιατί ένας δορυφόρος παίρνει την «κάτω βόλτα»;

Τόσα χρόνια ήταν σε τροχιά ή 1002 πράγματα. Γιατί κάποια στιγμή, πέφτει στη Γη;

 

2ον: Θα καεί στα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας ή όχι. Αν ναι, γιατί;

[Βασίλης_Μ]

Ένας δορυφόρος που βρίσκεται σε τρόχια γύρω από την Γη και κινείται με πολύ υψηλή ταχύτητα προκειμένου να διατηρήσει (σχετικό) αυτήν την τροχιά. Πάραυτα, λόγω βαρυτικής έλξης της Γης, η τροχιά του δορυφόρου μεταβάλεται, "χάνοντας" ύψος, δηλαδή μειώνεται η ταχύτητά του. Κατά κάποιον τρόπο "φρενάρει". Αυτός είναι ο λόγος που οι δορυφόροι, τα διαστημικά τηλεσκόπια και λοιπά διαστημόπλια... έχουν καύσιμα για τον έλεγχό τους (attitude control).

 

Όλα τα παραπάνω είναι γενικές έννοιες οι οποίες γίνονται πολυπλοκότερες αν αναλογιστούμε και το επιχειρισιακό ύψος. Π.χ. διαφορές ανάμεσα σε LEO (χαμηλή περιγήινη τροχιά) και GEO (γεωσύγχρονη τροχιά).

 

Όσον αφορά την επανείσοδο, η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας είναι αρκετά πυκνή και σε συνδυασμό με τις υψηλές ταχύτητες των διαστημοπλοίων παρατηρούμε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες λόγω τριβής, τέτοιες που μπορεί να προκαλέσουν και την ολική καταστροφή του οχήματος. Οι δορυφόροι είναι διαστημόπλοια χωρίς χαρακτηριστικά οχημάτων επανεισόδου και για αυτό καίγονται κατά την είσοδό τους στην ατμόσφαιρα.

 

Διαστημόπλοια που χαρακτηρίζονται ως οχήματα επανεισόδου, φέρουν ειδικό σχεδιασμό με "ασπίδες" θερμότητας ώστε να αντιμετωπίσουν το φαινόμενο και να περάσουν την διαδικασία αυτή ως μέρος του φακέλου πτήσης τους. Τα πρώτα τέτοια οχήματα επανεισόδου ήταν τα πρώτα "υπεραντωτικά σώματα" της NASA κατά την δεκαετία του 50 και αρχές του 60. Μετέπειτα το πρόγραμμα Απόλλων διέθετε μια θερμική ασπίδα στο κάτω μέρος, όπως θα έχεις δει σε βίντεο και φωτογραφίες, του οχήματος διακυβέρνησης. Μεταγενέστερα, σίγουρα θα έχεις παρατηρήσει τις μαύρες επιφάνειες στην "κοιλιά" του τροχιακού σκάφους του Space Shuttle.

 

Το θέμα είναι μεγάλο και ωραίο... και χωράει πολύ συζήτηση.

 

Ελπίζω να βοήθησα.

 

Βασίλης

[masgka]

Ευχαριστώ πολύ. Ήταν ακριβώς η απάντηση που χρειαζόμουν!!!

[gkour]

Ο κυριος μηχανισμός απωλειας ταχύτητας για ένα δορυφόρο ειναι η τριβή με την ατμοσφαιρα. Ιδίως όταν βρίσκονται σε χαμηλή τροχια. Η ατμοσφαιρα σε αυτά τα ύψη είναι πολύ αραιή αλλα όχι το κενό του διαστήματος. Γιαυτό και η ταχύτητα χάνεται με αργους ρυθμούς, της τάξης των δεκαδων ετών. Επίσης η ατμόσφαιρα αναλογα και με την δραστηριότητα του ήλιου "φουσκώνει" και "ξεφουσκώνει" μεταβάλοντας και την τριβή σε καποιο συγκεκριμένο ύψος. Αυτό κανει τις προβλεψεις για την επανείσοδο στην ατμόσφαιρα ανακριβείς.

http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_decay

[Mich]

Φίλος φυσικός, ο Βασίλης – καθότι δεν κατέχω την επιστήμη – με ενημέρωσε για το θέμα και καταθέτω τα εξής :

Ο δορυφόρος δεν καίγεται λόγω τριβής κατά την είσοδο του στην ατμόσφαιρα αλλά λόγω αδιαβατικής συμπίεσης, η επιλεγόμενη "πίεση εμβολισμού" η οποία έχει ως αποτέλεσμα την υπερθέρμανση των προσθίως κειμένων αερίων μαζών...

[StratosGR]

Ο κάθε δορυφόρος ανάλογα την κατασκευή του και το σκοπό του, έχει και τα ανάλογα καύσιμα για όσο θα διαρκέσει η αποστολή του.

Επειδή χρειάζεται να γίνονται τακτικότατα μανούβρες διόρθωσης της τροχιάς του (συνήθως κάθε εβδομάδα-δέκα μέρες για ένα γεωστατικό), τα καύσιμα εξαντλούνται και γι αυτό ο υπολογισμός των καυσίμων που απομένουν, γίνεται τακτικότατα.

Σε ένα γεωστατικό π.χ. συνήθως αρκούν για ~15 χρόνια λειτουργίας, με την προυπόθεση ότι η εκτόξευση του πήγε ΑΡΚΕΤΑ καλά (παίζει τεράστιο ρόλο).

Υπολογίζοντας λοιπόν τα καύσιμα που απομένουν ανά πάσα στιγμή, υπάρχει μια δεσμευμένη ποσότητα, απαραίτητη ώστε να μετακινηθεί με ασφάλεια στο λεγόμενο νεκροταφείο.

Εκεί που υπάρχουν και τα υπόλοιπα διαστημικά σκουπίδια.

Το ότι πέφτει στη Γη είναι συνήθως από λάθος υπολογισμό της εναπομείνουσας ποσότητας και απώλεια ελέγχου του ή ακόμα και από λάθος μανούβρα.

[Βασίλης_Μ]

Όντως, ο σωστότερος όρος για την εξήγηση του φαινομένου είναι η αδιαβατική συμπίεση, αλλά η τριβή είναι πιο "εύπεπτος" και απλούστερος τρόπος για να εξηγηθεί το φαινόμενο σε κάποιον ο οποίος δεν έχει μελετήσει ρευστομηχανική και θερμοδυναμική.

[vossinakis]

αλλά η τριβή είναι πιο "εύπεπτος" και απλούστερος τρόπος για να εξηγηθεί το φαινόμενο

 

Ειναι πιο απλος τροπος αλλα ειναι και λαθος. Μπορουμε να περιγράψουμε ευκολα το φαινόμενο σε κάποιον που δεν γνωρίζει, παρομοιάζοντας το με το ζέσταμα της τρόμπας που φουσκώνουμε τα ποδήλατα ή το αντίστροφο με την ψύξη του σπρει καθως κάνουμε γκράφιτι

[terring]

Δηλαδή ένα αντικείμενο καίγεται στην ατμόσφαιρα επειδή ο αέρας στο μπροστινό τμήμα συμπιέζεται και θερμαίνεται;