ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥΣ

τεχνητός δορυφόρος της Γης λέγεται κάθε αντικείμενο που τοποθετείται από τον άνθρωπο σε τροχιά γύρω από αυτήν. Η εκτόξευση και η τοποθέτηση σε κατάλληλη τροχιά γίνεται με πυραύλους, οι οποίοι συνήθως αποτελούνται από πολλά μέρη (ορόφους). Κάθε όροφος είναι ένας ξεχωριστός πύραυλος, ο οποίος αρχίζει να λειτουργεί όταν εξαντληθούν τα καύσιμα του προηγούμενου ορόφου, ο οποίος αποσπάται και απορρίπτεται. Με τον τρόπο αυτόν το μέρος που απομένει έχει μικρότερο βάρος και συνεχίζει το ταξίδι του με ολοένα μεγαλύτερη ταχύτητα, μέχρις ότου φτάσει στο προβλεπόμενο ύψος και με την απαραίτητη ταχύτητα.

Για να εκτοξευθεί με επιτυχία ένας τεχνητός δορυφόρος, πρέπει να κινηθεί τουλάχιστο με την κρίσιμη ταχύτητα διαφυγής, η οποία δίδεται από τη σχέση:

V²=2g*(M/R)

όπου g είναι η σταθερά παγκόσμιας έλξης, M η μάζα της Γης και R η ακτίνα της. Στην περίπτωση που η εκτόξευση γίνεται από κάποιο ύψος I, αντί του R τίθεται (R+Ι) και η ταχύτητα ελαττώνεται. Η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια της Γης είναι 11,8 km/sec, ενώ στην επιφάνεια της Σελήνης 2,38 km/sec. Ο επόμενος πίνακας δίνει την ταχύτητα διαφυγής σε διάφορα ύψη από την επιφάνεια της Γης

Μετά την εκτόξευση, και εφόσον ο τεχνητός δορυφόρος φτάσει σε ορισμένο ύψος, η ταχύτητά του πρέπει να αλλάξει διεύθυνση και να γίνει κάθετη προς την ευθεία που ορίζεται από το κέντρο της Γης και το σκάφος (θεωρουμένου ως σημείου). Τότε, εφόσον και πάλι η ταχύτητα είναι σωστή, γίνεται τεχνητός δορυφόρος και περιφέρεται γύρω από τη Γη.

Tην μια εστία της ελλειπτικής τροχιάς κατέχει το κέντρο της μάζας της Γης. Το ακριβές σχήμα της έλλειψης εξαρτάται από το ύψος, στο οποίο ο δορυφόρος θα τοποθετηθεί στην τροχιά του, από τη ταχύτητα την οποία θα έχει ο δορυφόρος κατά την είσοδο του στην τροχιά και από τη διεύθυνση του ως προς την ευθεία που ορίζεται από το κέντρο της Γης και τον δορυφόρο. Είναι δυνατόν η ελλειπτική τροχιά να συμπίπτει, περίπου, με κύκλο, οπότε αποκαλείται κυκλική. Στην περίπτωση αυτή, σε κάθε ύψος αντιστοιχεί ορισμένη ταχύτητα του δορυφόρου και ορισμένη περίοδος.

Η ταχύτητα την οποία πρέπει να έχει ένα σώμα για να τοποθετηθεί σε κυκλική τροχιά, σε ορισμένο ύψος, ονομάζεται «πρώτη κοσμική ταχύτητα». Αν ένα σώμα κινείται με την ταχύτητα διαφυγής, δηλαδή 11,18 km/sec, θα διαγράψει παραβολική τροχιά, ενώ αν εκτοξευτεί με ταχύτητα μεγαλύτερη από 11,18 km/sec, θα διαγράψει υπερβολική τροχιά. Και στις δύο αυτές περιπτώσεις θα διαφύγει στο διάστημα, εγκαταλείποντας τη Γη, χωρίς να ξαναπέσει πάνω σε αυτήν. Αυτή η ταχύτητα διαφυγής ονομάζεται και παραβολική ταχύτητα ή «δεύτερη κοσμική ταχύτητα».

Αν ένα σώμα κινηθεί με την ταχύτητα αυτή, τότε απελευθερώνεται μεν από την έλξη της Γης, αλλά όχι και από εκείνη του Ηλίου.

Η αποβολή ενός δορυφόρου αρχίζει πάντοτε με την εκτόξευση του με τον πύραυλο – φορέα. Οι πολλοί μικροί δορυφόροι και μάλιστα κατά τα πρώτα εγχειρήματα, εκτοξεύτηκαν με απλό πύραυλο, από εκείνους που ήδη χρησιμοποιούνται για στρατιωτικούς σκοπούς

Όταν οι απαιτήσεις έγιναν μεγαλύτερες, είτε γιατί το ύψος των τροχιών ήταν μεγαλύτερο είτε γιατί το βάρος ήταν πολύ μεγαλύτερο, τότε, άρχισαν να χρησιμοποιούνται συνδυασμένοι πύραυλοι στην αρχή και αργότερα οι πύραυλοι πολλών ορόφων, όπως αναφέρονται στην αρχή.

Επειδή η Γη περιφέρεται γύρω από τον άξονα της από Δυσμάς προς Ανατολάς, η εκτόξευση γίνεται πάντοτε κατά την ίδια κατεύθυνση με σκοπό να γίνει αντικείμενο εκμετάλλευσης και η ταχύτητα περιστροφής της Γης, η οποία στον ισημερινό είναι 465 km/sec, ενώ σε γεωγραφικό πλάτος 30° φτάνει τα 402 km/sec και σε πλάτος 45° τα 328 km/sec.

To σημείο εκτόξευσης πρέπει να βρίσκεται όσο το δυνατόν πιο κοντά στον Ισημερινό, ώστε να προστεθεί και η αντίστοιχη ταχύτητα της Γης, γιατί, αν και η αρχική διεύθυνση του πυραύλου είναι κατακόρυφη ως προς τον τόπο εκτόξευσης, η κίνηση του ως προς το κέντρο της Γης είναι σύνθετη, με μια συνιστώσα κατακόρυφη και μια οριζόντια, που είναι η κίνηση της Γης. Όταν ο πύραυλος φτάσει στο προϋπολογισμένο ύψος και με την προϋπολογισμένη ταχύτητα, παίρνει κλίση προς Ανατολάς και αρχίζει την κυκλική ελλειπτική τροχιά του. Τότε, με ειδικούς μικρούς πυραύλους, ο δορυφόρος αποχωρίζεται από τον τελευταίο όροφο του πυραύλου και αρχίζει την αποστολή του.

Έλεγχος τοποθέτησης

Για να σταθεροποιηθεί ένας δορυφόρος, έχει ένα σύστημα που τον κρατά ομοιόμορφα εντός της τροχιάς του, καθώς οι μετρήσεις και οι εικόνες ενός δορυφόρου θα είναι ανακριβείς και συγκεχυμένες εάν αυτός δεν είναι σταθερός. Για να διατηρούνται σταθεροί, οι δορυφόροι χρησιμοποιούν συχνά περιστροφική ή γυροσκοπική κίνηση.

Σώμα δορυφόρου

Το σώμα ενός δορυφόρου, επίσης γνωστό ως λεωφορείο του δορυφόρου, περιέχει όλο τον επιστημονικό εξοπλισμό και άλλα απαραίτητα συστατικά του δορυφόρου. Οι δορυφόροι συνδυάζουν πολλά διαφορετικά υλικά που αποτελούν τα συστατικά μέρη τους.

• εσωτερικό στρώμα: προστατεύει το δορυφόρο από τις συγκρούσεις με μικρομετεωρίτες ή άλλα μόρια ποΕξυ αιωρούνται στο διάστημα

• Αντιραδιενεργή προστασία: προστασία του δορυφόρου από την ακτινοβολία του ήλιου

• Θερμική κάλυψη: χρησιμοποίηση της θερμικής κάλυψης για να διατηρεί ο δορυφόρος την ιδανική θερμοκρασία που χρειάζονται τα όργανα για να λειτουργήσουν ομαλά

• Σύστημα απομάκρυνσης της θερμότητας μακρυά από τα ζωτικής σημασίας όργανα του δορυφόρου

• Δομική υποστήριξη

• Σύνδεση των υλικών

Επικοινωνία

Όλοι οι δορυφόροι πρέπει να έχουν μερικούς τρόπους επικοινωνίας με τη γη, καθώς ο δορυφόρος πρέπει να είναι σε θέση να λαμβάνει οδηγίες και να διαβιβάζει πληροφορίες που συλλέγει, αλλά και να μπορεί να αναμεταδώσει τις πληροφορίες που στέλνονται σε αυτόν σε μια άλλη περιοχή στη γη. Αυτό γίνεται γενικά χρησιμοποιώντας κάποιο τύπο κεραίας.

Οι κεραίες είναι απλό κομμάτι του εξοπλισμού, που επιτρέπει τη μετάδοση και την υποδοχή των ραδιοσημάτων. Δεδομένου ότι οι πληροφορίες μεταδίδονται χρησιμοποιώντας τα ραδιοκύματα, τα οποία κινούνται με την ταχύτητα του φωτός, αυτή η μέθοδος επιτρέπει πολύ γρήγορες επικοινωνίες, με μια πολύ μικρή χρονική καθυστέρηση.

Εσωτερικός υπολογιστής

Όλοι οι δορυφόροι έχουν υπολογιστή, ο οποίος επεξεργάζεται τις πληροφορίες που συλλέγονται από το δορυφόρο, και ελέγχει τα διάφορα συστήματά του. Το δορυφορικό υποσύστημα που εκπληρώνει αυτόν τον ρόλο καλείται καταδίωξη και έλεγχος τηλεμετρίας (TT&C). TT&C είναι ο εγκέφαλος του δορυφόρου και του λειτουργικού συστήματός του. Καταγράφει κάθε δραστηριότητα του δορυφόρου, λαμβάνει τις πληροφορίες από τον επίγειο σταθμό, και φροντίζει οποιαδήποτε γενική συντήρηση που πρέπει να κάνει ο δορυφόρος.

Ενέργεια

Κάθε δορυφόρος χρειάζεται μια πηγή ενέργειας, η οποία συνήθως είναι:

• Ηλιακοί συλλέκτες

• Μπαταρίες

• Πυρηνική ενέργεια

• Γεννήτριες θερμότητας

ΕΙΔΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ

α. LEO: χαμηλής περί τη γη τροχιάς

β. MEO: μεσαίας περί τη γη τροχιάς

γ. GEO: γεωσύγχρονης τροχιάς

Δορυφόροι χαμηλής περί τη γη τροχιάς (LEO)

Aυτού του είδους οι δορυφόροι δεν είναι γεωστατικοί (δε βρίσκονται συνεχώς πάνω από το ίδιο σημείο). Έχουν επίσης την πιο μικρή σε ύψος τροχιά από όλους τους δορυφόρους (100-300 μίλια από την επιφάνεια της γης). Συμπληρώνουν τον κύκλο της τροχιάς τους σε 15 λεπτά.

Δορυφόροι μεσαίας περί τη γη τροχιάς (MEO)

Είναι δορυφόροι οι οποίοι κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα από τη γη, οπότε δεν φαίνονται στατικοί από κάποιο σημείο. Βρίσκονται σε τροχιές μεταξύ των LEO και GEO, ύψους από 6.000-12.000 μίλια. Συμπληρώνουν τον κύκλο της τροχιάς τους σε 2-4 ώρες. Έχουν ίδια τεχνολογία μετάδοσης με τους LEO.

Πλεονεκτήματα

α.μέτριο κόστος τροχιοθέτησης

β.μεσαίες καθυστερήσεις στη μετάδοση

Μειονεκτήματα

α.τακτά σφάλματα

Γεωσύγχρονης τροχιάς δορυφόροι (GEO)

Αυτού του είδους οι δορυφόροι είναι οι πιο οικονομικοί για επικοινωνία σε μεγάλες αποστάσεις σε σχέση με τα υπερπόντια καλώδια. Βρίσκονται σε τροχιά 22.300 μιλίων από την επιφάνεια της γης (35.800 km). Συμπληρώνουν μια τροχιά κάθε 24 ώρες (23 ώρες, 56 λεπτά και 4,09 δευτερόλεπτα, κινούνται με ταχύτητα 7.000 μίλια την ώρα από την ανατολή στη δύση) και βρίσκονται πάνω από τον Ισημερινό της γης. Επειδή κινούνται με την ίδια ταχύτητα και κατεύθυνση με τη γη φαίνονται ακίνητοι όταν παρατηρούνται από ένα συγκεκριμένο σημείο.

Πλεονεκτήματα

α.καλύπτει το 42.2% της γήινης επιφάνειας

β.«βλέπει» πάντα την ίδια περιοχή

γ.δεν έχει προβλήματα due to doppler

δ.δυνατότητα μετάδοσης σήματος (σημείο-πολυσημειακή σύνδεση)

Μειονεκτήματα

α.τροχιά μεγάλης περιφέρειας

β.ακριβοί σταθμοί σε σχέση με τα ασθενή σήματα

Διάρκεια ζωής ενός δορυφόρου

Διάρκεια ζωής ονομάζεται το χρονικό διάστημα κατά το οποίο ο δορυφόρος μπορεί να παραμείνει στην τροχιά του και εξαρτάται από το ύψος και τη μορφή του.

Σήμερα υπάρχουν σε τροχιά περίπου 2000 τεχνητοί δορυφόροι, από τους οποίους όμως χρησιμοποιούνται μόνο γύρω στους 500. Τεχνητοί δορυφόροι έχουν τεθεί κατά καιρούς σε τροχιά γύρω και από τους περισσότερους πλανήτες του ηλιακού συστήματος αλλά και τη Σελήνη.