ดาวเทียมประดิษฐ์เป็นสิ่งมหัศจรรย์ของเทคโนโลยีและวิศวกรรม เพียงแค่พิจารณาสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องเข้าใจเพื่อให้เกิดสิ่งนี้ขึ้นมาก่อนสิ่งแรกคือแรงดึงดูดของโลกจากนั้นความรู้ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับฟิสิกส์และแน่นอนว่าธรรมชาติของวงโคจรนั้นเอง ดังนั้นคำถามที่ว่าดาวเทียมอยู่ในวงโคจรได้อย่างไรนั้นเป็นวิชาสหสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับความรู้ด้านวิชาการและวิชาการ
ก่อนอื่นเพื่อให้เข้าใจว่าดาวเทียมโคจรรอบโลกอย่างไรมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจว่าวงโคจรนั้นเกี่ยวข้องกับอะไร Johann Kepler เป็นคนแรกที่อธิบายรูปร่างคณิตศาสตร์ของวงโคจรของดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำ ในขณะที่วงโคจรของดาวเคราะห์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เกี่ยวกับโลกถูกคิดว่าเป็นวงกลมอย่างสมบูรณ์เคปเลอร์ก็สะดุดกับแนวคิดของวงโคจรรูปไข่ เพื่อให้วัตถุอยู่ในวงโคจรรอบโลกมันจะต้องมีความเร็วพอที่จะย้อนเส้นทางของมัน นี่เป็นเรื่องจริงของดาวเทียมธรรมชาติเหมือนกับที่เป็นของเทียม จากการค้นพบของเคปเลอร์นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถสรุปได้ว่ายิ่งดาวเทียมใกล้กับวัตถุมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งแรงดึงดูดมากขึ้นดังนั้นมันจึงต้องเดินทางเร็วขึ้นเพื่อรักษาวงโคจร
ถัดไปมาทำความเข้าใจกับแรงโน้มถ่วงของตัวเอง วัตถุทั้งหมดมีสนามโน้มถ่วง แต่เฉพาะในกรณีของวัตถุขนาดใหญ่โดยเฉพาะ (เช่นดาวเคราะห์) ที่รู้สึกถึงแรงนี้ ในกรณีของโลกแรงดึงโน้มถ่วงจะคำนวณเป็น 9.8 m / s2 อย่างไรก็ตามเป็นกรณีเฉพาะที่พื้นผิวของดาวเคราะห์ เมื่อคำนวณวัตถุในวงโคจรรอบโลกสูตร v = (GM / R) 1/2 ใช้โดยที่ v คือความเร็วของดาวเทียม G คือค่าคงตัวแรงโน้มถ่วง M คือมวลของดาวเคราะห์และ R คือระยะทาง จากศูนย์กลางของโลก จากสูตรนี้เราสามารถเห็นได้ว่าความเร็วที่ต้องการสำหรับวงโคจรเท่ากับสแควร์รูทของระยะทางจากวัตถุถึงศูนย์กลางของโลกคูณด้วยอัตราเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ระยะนั้น ดังนั้นถ้าเราต้องการที่จะวางดาวเทียมในวงโคจรเป็นวงกลมที่ 500 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว (สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จะเรียกว่า Low Earth Orbit LEO) มันจะต้องมีความเร็ว ((6.67 x 10-11 * 6.0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 หรือ 7615.77 m / s ยิ่งระดับความสูงมากขึ้นเท่าไหร่ความเร็วก็น้อยลงเพื่อรักษาวงโคจร
ดังนั้นความสามารถของดาวเทียมในการรักษาวงโคจรของมันจึงลงสู่ความสมดุลระหว่างสองปัจจัย: ความเร็ว (หรือความเร็วที่มันจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง) และแรงดึงดูดระหว่างดาวเทียมกับดาวเคราะห์โคจรรอบมัน วงโคจรที่สูงขึ้นจะต้องใช้ความเร็วน้อย ยิ่งวงโคจรใกล้เข้ามาเร็วเท่าไหร่มันก็ยิ่งต้องเคลื่อนที่เร็วขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่ามันจะไม่ถอยกลับมายังโลก
เราได้เขียนบทความมากมายเกี่ยวกับดาวเทียมสำหรับนิตยสารอวกาศ นี่คือบทความเกี่ยวกับดาวเทียมประดิษฐ์และนี่คือบทความเกี่ยวกับวงโคจร geosynchronous
หากคุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเทียมดูบทความเหล่านี้:
วัตถุวงโคจร
รายชื่อดาวเทียมในวงโคจร geostationary
นอกจากนี้เรายังบันทึกเรื่องราวของ Astronomy Cast เกี่ยวกับกระสวยอวกาศ ฟังที่นี่ตอนที่ 127: กระสวยอวกาศของสหรัฐอเมริกา
แหล่งที่มา:
http://en.wikipedia.org/wiki/Satellite
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#
