Satelliti artificiali

Spieghiamo cosa sono i satelliti artificiali, a cosa servono, come funzionano, i tipi che esistono e danno diversi esempi

Illustrazione di un satellite naturale

Cosa sono i satelliti artificiali?

IL Satelliti artificiali Sono veicoli o dispositivi espressamente costruiti da lanciare nello spazio senza equipaggio, con lo scopo di orbita in orbita intorno alla terra o qualsiasi altro corpo celeste.

La corsa allo spazio tra gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica ha promosso l'industria satellitare artificiale. Il primo posto in orbita con successo fu il satellite Soviet Sputnik nel 1957 e pubblicò segnali nell'intervallo di 20-40 MHz.

Questo è stato seguito dal lancio dell'Echo I da parte degli Stati Uniti, per scopi comunicativi. Da allora, numerose orbite stavano accadendo da entrambi i poteri e, in seguito, molti paesi si sono uniti alla nuova tecnologia.

A cosa sono i satelliti artificiali?

I satelliti artificiali hanno varie applicazioni:

• Nelle telecomunicazioni, per la trasmissione di messaggi radiofonici, televisivi e cellulari.
• Nella ricerca scientifica e meteorologica, tra cui la cartografia e le osservazioni astronomiche.
• Per obiettivi di intelligence militare.
• Per la navigazione e gli usi della posizione, essendo il GPS (sistema di posizionamento globale) del più noto.
• Per monitorare la superficie terrestre.
• Nelle stazioni spaziali, progettate per sperimentare la vita fuori dalla Terra.

Struttura satellitare artificiale

I satelliti artificiali contengono vari meccanismi complessi per svolgere le loro funzioni, che coinvolgono l'accoglienza, l'elaborazione e l'invio di vari tipi di segnali. Devono anche essere leggeri e avere l'autonomia operativa. 

Le strutture principali sono comuni a tutti i satelliti artificiali, che a loro volta hanno diversi sottosistemi in base allo scopo. Sono montati in un alloggiamento in metallo o altri composti leggeri, che funge da supporto e si chiama Autobus.

Nel bus puoi trovare:

• Il modulo di controllo centrale, che contiene il computer, con il quale vengono elaborati i dati.
• Ricevere antenne e stazioni per la comunicazione e la trasmissione di dati utilizzando onde radio, oltre a telescopi, telecamere e radar.
• Un sistema di pannelli solari nelle ali, per ottenere l'energia necessaria e le batterie ricaricabili quando il satellite è nell'ombra. Secondo l'orbita, i satelliti hanno bisogno di circa 60 minuti di luce solare per ricaricare le batterie, se sono in bassa orbita. I satelliti più distanti spendono molto più a lungo esposti alle radiazioni solari. 

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Poiché i satelliti trascorrono molto tempo esposti a questa radiazione, è necessario un sistema di protezione per evitare danni ad altri sistemi. 

Le parti esposte sono riscaldate molto, mentre all'ombra raggiungono temperature molto basse, perché non esiste un'atmosfera sufficiente che regola i cambiamenti. Pertanto, sono necessari radiatori per eliminare il calore e le coperture in alluminio che mantengono il calore quando necessario.

Tipi di satelliti artificiali

Secondo la loro traiettoria, i satelliti artificiali possono essere ellittici o circolari. Naturalmente, ogni satellite ha un'orbita assegnata, che di solito è nello stesso senso della terra, chiamata Orbita asincrona. Se per qualche motivo il satellite si reca al contrario, allora lo ha fatto Orbita retrograda.

Sotto gravità, gli oggetti si muovono nelle traiettorie ellittica Secondo le leggi di Kepler. I satelliti artificiali non sfuggono a questo, tuttavia, alcune orbite ellittiche hanno una così piccola eccentricità che può essere considerata Circolare.

Le orbite possono anche essere inclini rispetto all'Ecuador terrestre. Un'inclinazione è 0º. Questo è Orbite equatoriali, Se sono 90º sono Orbite polari. 

L'altitudine satellitare è anche un parametro importante, poiché tra 1500 e 3000 km è la prima cintura di Van Allen, una regione che deve essere evitata dall'elevata velocità di radiazione.

Orbite, altitudini e velocità dei satelliti artificiali. L'orbita del cimitero passa i satelliti in disuso, sebbene ci siano resti in tutte le orbite. Fonte: Wikimedia Commons.

Orbite satellitari

L'orbita satellitare viene scelta in base alla missione che ha, poiché ci sono altezze più o meno favorevoli per le diverse operazioni. Secondo questo criterio, i satelliti sono classificati come:

• Leo (bassa orbita terrestre), Sono di altezza compresa tra 500 e 900 km e descrivono la traiettoria circolare, con periodi di circa 1 ora e mezza e inclinazione di 90º. Sono usati per telefono cellulare, fax, localizzatori personali, per veicoli e per navi.
• MEO (orbita di terra media), Sono ad un'altezza compresa tra 5000-12000 km, un'inclinazione di 50º e un periodo di circa 6 ore. Sono anche impiegati nel telefono cellulare.
• Geo (Geosyncronous Earth Orbit), o di orbita geostazionaria, sebbene vi sia una piccola differenza tra i due termini. Il primo può essere di inclinazione variabile, mentre il secondo è sempre a 0º. 

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In ogni caso sono ad alta altezza -36.000 km in più o meno-. Viaggiano orbite circolari in periodi di 1 giorno. Grazie a loro ci sono fax, telefonia a lunga distanza e televisione satellitare, tra gli altri servizi.

Satelliti geostazionari

All'inizio i satelliti delle comunicazioni avevano periodi diversi da quelli della rotazione della terra, ma ciò ha reso difficile il posizionamento delle antenne e la comunicazione. La soluzione era quella di posizionare il satellite ad un'altezza in modo tale che il suo periodo coincidesse con quello della rotazione terrestre.

In questo modo il satellite di orbita insieme alla terra e sembra essere fissata rispetto a essa. L'altezza necessaria per posizionare un satellite nell'orbita di Geosíncrona è 35786.04 km ed è noto con il nome di Cinghia Clarke.

L'altezza dell'orbita può essere calcolata stabilendo il periodo, mediante la seguente espressione, derivata dalla legge universale di gravitazione di Newton e dalle leggi di Kepler:

P = 2π (a³/GM)^½

Dove p è il periodo, A È la lunghezza del più grande semi -asse dell'orbita ellittica, G È la costante di gravitazione universale e M È la massa della terra. 

Poiché in questo modo l'orientamento del satellite rispetto alla terra non cambia, garantisce che ci sarà sempre contatto con esso.

Esempi di satelliti artificiali

Sputnik

Fu il primo satellite artificiale nella storia dell'umanità, messo in orbita dall'ex Unione Sovietica nell'ottobre 1957. Questo satellite è stato seguito altri 3, come parte del programma Sputnik.

Il primo sputnik era piuttosto piccolo e leggero: 83 kg di alluminio principalmente. È stato in grado di emettere frequenze tra 20 e 40 MHz. Era in orbita per tre settimane, dopo di che cadde sulla terra.

Le repliche di Sputnik possono essere viste oggi in molti musei della Federazione russa, dell'Europa e persino dell'America.

Satelliti GPS

Il sistema di posizionamento globale (sistema di posizionamento globale) è ampiamente noto per individuare con alta precisione a persone e oggetti in qualsiasi parte del globo. La rete GPS è composta da almeno 24 satelliti ad alta altezza, di cui ci sono sempre 4 satelliti visibili dalla Terra.

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Il telescopio spaziale Hubble

È un satellite artificiale che offre immagini incomparabili mai viste dal sistema solare, dalle stelle, dalle galassie e dall'universo lontano, senza l'atmosfera terrestre o il blocco dell'inquinamento luminoso o distorcendo la luce lontana.

Stazione Spaziale Internazionale 

Conosciuto come ISS (International Space Station), è un laboratorio di ricerca Orbit, gestito da cinque agenzie spaziali in tutto il mondo. Finora è il più grande satellite artificiale che esiste.

Chandra

Questo satellite artificiale è un osservatorio per rilevare raggi X, che sono assorbiti dall'atmosfera della terra e quindi non possono essere studiati dalla superficie. La NASA lo ha messo in orbita nel 1999 attraverso Space Ferry Columbia.

Satelliti di comunicazione Iridium

Crea una rete di 66 satelliti a 780 km di altezza in orbite di tipo LEO, con un periodo di 100 minuti. Sono stati progettati dalla Telefónica Motorola Company per fornire comunicazioni telefoniche in piccoli siti accessibili. Tuttavia, è un servizio di costo molto elevato.

Sistema satellitare Galileo

È il sistema di posizionamento sviluppato dall'Unione Europea, equivalente al GPS e per uso civile. Attualmente ha 22 satelliti operativi, ma ancora in costruzione. È in grado di individuare una persona o un oggetto con precisione di 1 metro nella versione aperta ed è interoperabile con i satelliti del sistema GPS.

Serie Landsat

Sono satelliti appositamente progettati per l'osservazione della superficie terrestre. Hanno iniziato il loro lavoro nel 1972. Tra le altre cose, si occupano di mappare il terreno, registrando informazioni sul movimento del ghiaccio nei poli e sull'estensione delle foreste, nonché per le prospettive minerarie.

Sistema Glonass

È il sistema di geolocalizzazione della Federazione Russa, equivalente al GPS e alla rete Galileo.

Riferimenti

1. Agenzia spaziale europea. I satelliti. Recuperato da: quello.int.
2. Giancoli, d. 2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 °. Ed Prentice Hall.
3. Maran, s. Astronomia per i manichini.
4. Vaso. Informazioni sul telescopio spaziale Hubble. Recuperato da: NASA.Gov.
5. Wikiversity. Satelliti artificiali. Recuperato da: è.Wikiversity.org.