O satélites artificiais São veículos ou dispositivos construídos expressamente para serem lançados ao espaço sem a necessidade de tripulação, a fim de orbitar ao redor da Terra ou de qualquer outro corpo celeste..
As primeiras ideias sobre a construção de satélites artificiais vieram de autores de ficção científica, como Júlio Verne e Arthur C. Clark. Este último foi oficial de radar da Real Força Aérea e, no final da Segunda Guerra Mundial, teve a ideia de usar três satélites em órbita ao redor da Terra para manter uma rede de telecomunicações..
Naquela época, ainda não havia meios para colocar um satélite em órbita. Demorou mais alguns anos para os militares dos Estados Unidos produzirem as primeiras comunicações por satélite no início dos anos 1950..
A corrida espacial entre os Estados Unidos e a União Soviética impulsionou a indústria de satélites artificiais. O primeiro colocado em órbita com sucesso foi o satélite soviético Sputnik em 1957 e ele emitiu sinais na faixa de 20-40 MHz..
Seguiu-se o lançamento do Echo I pelos Estados Unidos, para fins de comunicação. Desde então, inúmeros lançamentos em órbita foram sucedidos por ambas as potências e, posteriormente, muitos países aderiram à nova tecnologia..
Os satélites artificiais têm várias aplicações:
Em seu trabalho Princípio, Isaac Newton (1643-1727) estabeleceu o que era necessário para colocar um satélite em órbita, embora, em vez de um satélite, tenha usado como exemplo uma bala de canhão disparada do topo de uma colina.
Disparado com uma certa velocidade horizontal, o projétil segue a trajetória parabólica usual. Aumentando a velocidade, o alcance horizontal fica cada vez maior, algo que ficou claro. Mas uma certa velocidade fará com que a bala entre em órbita ao redor da Terra??
A Terra se curva de uma linha tangente à superfície a uma taxa de 4,9 m para cada 8 km. Qualquer objeto liberado do repouso cairá 4,9 m durante o primeiro segundo. Portanto, ao disparar a bala horizontalmente de um pico com velocidade de 8 km / s, ela cairá 4,9 m durante o primeiro segundo..
Mas a Terra também terá descido 4,9 m nesse tempo, ao se curvar sob a bala de canhão. Este continua a se mover horizontalmente, cobrindo os 8 km e continuaria na mesma altura em relação à Terra durante aquele segundo..
Naturalmente, o mesmo acontece a partir do segundo seguinte e em todos os segundos sucessivos, transformando a bala em um satélite artificial, sem nenhuma propulsão adicional, desde que não haja atrito..
No entanto, o atrito causado pela resistência do ar é inevitável, razão pela qual um foguete de reforço é necessário..
O foguete eleva o satélite a uma grande altura, onde a atmosfera mais tênue oferece menos resistência e fornece a velocidade horizontal necessária..
Essa velocidade deve ser maior que 8 km / se menor que 11 km / s. O último é o velocidade de escape. Projetado nesta velocidade, o satélite abandonaria a influência gravitacional da Terra, indo para o espaço.
Os satélites artificiais contêm vários mecanismos complexos para desempenhar suas funções, que envolvem receber, processar e enviar vários tipos de sinais. Devem também ser leves e ter autonomia de operação.
As principais estruturas são comuns a todos os satélites artificiais, que por sua vez possuem diversos subsistemas de acordo com a finalidade. Eles são montados em uma carcaça feita de metal ou outro composto leve, que serve como suporte e é chamada de autocarro.
No ônibus você pode encontrar:
Como os satélites passam muito tempo expostos a essa radiação, um sistema de proteção é necessário para evitar danos a outros sistemas..
As partes expostas ficam muito quentes, enquanto na sombra atingem temperaturas extremamente baixas, pois não há atmosfera suficiente para regular as mudanças. Portanto, os radiadores são obrigados a eliminar o calor e as tampas de alumínio que conservam o calor quando necessário..
Dependendo de sua trajetória, os satélites artificiais podem ser elípticos ou circulares. Claro, cada satélite tem uma órbita atribuída, que geralmente está na mesma direção em que a Terra gira, chamada órbita assíncrona. Se por algum motivo o satélite viaja na direção oposta, então ele órbita retrógrada.
Sob a gravidade, os objetos se movem em trajetórias elíptico de acordo com as leis de Kepler. Os satélites artificiais não escapam disso, no entanto, algumas órbitas elípticas têm uma excentricidade tão pequena que podem ser consideradas circular.
As órbitas também podem ser inclinadas em relação ao equador da Terra. Com uma inclinação de 0º, trata-se de órbitas equatoriais, se eles estão 90º eles são órbitas polares.
A altitude do satélite também é um parâmetro importante, já que entre 1.500 - 3.000 km de altura está o primeiro cinturão de Van Allen, região a ser evitada devido ao seu alto índice de radiação..
A órbita do satélite é escolhida de acordo com a missão que tem, pois existem alturas mais ou menos favoráveis para diferentes operações. De acordo com este critério, os satélites são classificados como:
Em qualquer caso, eles estão a uma altitude elevada -36.000 km mais ou menos-. Eles viajam em órbitas circulares em períodos de 1 dia. Graças a eles estão disponíveis fax, telefonia de longa distância e televisão por satélite, entre outros serviços..
No início os satélites de comunicação tinham períodos diferentes da rotação da Terra, mas isso dificultava o posicionamento das antenas e perdia a comunicação. A solução foi colocar o satélite a uma altura tal que seu período coincidisse com o da rotação da Terra..
Desta forma, o satélite orbita junto com a Terra e parece estar fixo em relação a ela. A altura necessária para colocar um satélite em órbita geossíncrona é 35786,04 km e é conhecida como cinto clarke.
A altura da órbita pode ser calculada estabelecendo-se o período, por meio da seguinte expressão, derivada da Lei da Gravitação Universal de Newton e das leis de Kepler:
P = 2π (a3/ GM)½
Onde P é o período, para é o comprimento do semieixo maior da órbita elíptica, G é a constante universal de gravitação e M é a massa da Terra.
Como desta forma a orientação do satélite em relação à Terra não muda, garante que estará sempre em contato com ela..
Foi o primeiro satélite artificial da história da humanidade, colocado em órbita pela ex-União Soviética em outubro de 1957. Este satélite foi seguido por outros 3, como parte do programa Sputnik..
O primeiro Sputnik era bastante pequeno e leve: 83 kg de alumínio principalmente. Era capaz de emitir frequências entre 20 e 40 MHz. Ficou em órbita por três semanas, após o que caiu na Terra..
As réplicas do Sputnik podem ser vistas hoje em muitos museus na Federação Russa, na Europa e até na América..
Outra missão tripulada bem conhecida foi o Sistema de Transporte Espacial STS ou Ônibus Espacial, que esteve em operação de 1981 a 2011 e participou, entre outras missões importantes, do lançamento do Telescópio Espacial Hubble e da Estação Espacial Internacional, além de missões de reparo de outros satélites.
O Ônibus Espacial tinha órbita assíncrona e era reutilizável, pois podia ir e vir para a Terra. Das cinco balsas, duas foram acidentalmente destruídas junto com suas tripulações: a Challenger e a Columbia.
O Sistema de Posicionamento Global é amplamente conhecido por localizar pessoas e objetos em qualquer parte do globo com alta precisão. A rede GPS consiste em pelo menos 24 satélites de alta altitude, dos quais sempre há 4 satélites visíveis da Terra.
Eles estão em órbita a uma altitude de 20.000 km e seu período é de 12 horas. O GPS usa um método matemático semelhante à triangulação para avaliar a posição dos objetos, chamado trilateração.
O GPS não se limita à localização de pessoas ou veículos, é útil também para cartografia, topografia, geodésia, operações de resgate e práticas desportivas, entre outras aplicações importantes..
É um satélite artificial que oferece imagens inigualáveis e nunca antes vistas do sistema solar, estrelas, galáxias e o universo distante, sem a atmosfera da Terra ou a poluição luminosa bloqueando ou distorcendo a luz distante..
Portanto, seu lançamento em 1990 foi o avanço mais notável da astronomia nos últimos tempos. O enorme cilindro de 11 toneladas do Hubble está a uma altitude de 340 milhas (548 km) orbitando a Terra em um movimento circular, com um período de 96 minutos..
Prevê-se que seja desativado entre 2020 e 2025, sendo substituído pelo telescópio espacial James Webb..
Conhecida como ISS (International Space Station), é um laboratório orbital de pesquisa, administrado por cinco agências espaciais ao redor do mundo. Até agora é o maior satélite artificial que existe.
Ao contrário do resto dos satélites, na Estação Espacial existem seres humanos a bordo. Além da tripulação fixa de pelo menos dois astronautas, a estação já recebeu até a visita de turistas.
O objetivo da estação é principalmente científico. Possui 4 laboratórios nos quais são investigados os efeitos da gravidade zero e realizadas observações astronômicas, cosmológicas e climáticas, bem como diversos experimentos em biologia, química e a influência da radiação em vários sistemas..
Este satélite artificial é um observatório para detectar raios X, que são absorvidos pela atmosfera terrestre e, portanto, não podem ser estudados da superfície. A NASA o colocou em órbita em 1999, usando o ônibus espacial Columbia.
Eles formam uma rede de 66 satélites a uma altura de 780 km em órbitas do tipo LEO, com um período de 100 minutos. Eles foram projetados pela companhia telefônica Motorola para fornecer comunicação telefônica em locais de difícil acesso. No entanto, é um serviço de custo muito alto.
É o sistema de posicionamento desenvolvido pela União Europeia, equivalente ao GPS e para uso civil. Atualmente possui 22 satélites em operação, mas ainda está em construção. É capaz de localizar uma pessoa ou objeto com precisão de 1 metro na versão aberta e é interoperável com os satélites do sistema GPS.
Eles são satélites especialmente projetados para observar a superfície da Terra. Eles iniciaram seus trabalhos em 1972. São responsáveis, entre outras coisas, por mapear o terreno, registrar informações sobre o movimento do gelo nos pólos e a extensão das florestas, além da prospecção de mineração..
É o sistema de geolocalização da Federação Russa, equivalente ao GPS e à rede Galileo.
Os satélites artificiais podem ser vistos da Terra por amadores, pois refletem a luz do sol e podem ser vistos como pontos de luz, mesmo que o Sol tenha se posto..
Para localizá-los, é aconselhável instalar um dos aplicativos de busca de satélites no telefone ou consultar páginas da internet que rastreiam satélites.
Por exemplo, o telescópio espacial Hubble pode ser visível a olho nu ou, melhor ainda, com bons binóculos, se você souber para onde olhar..
Os preparativos para observação de satélites são os mesmos que para observação de chuvas de meteoros. Os melhores resultados são obtidos em noites muito escuras e claras, sem nuvens e sem lua, ou com a lua baixa no horizonte. Quanto mais longe da poluição luminosa melhor, você também deve trazer roupas quentes e bebidas quentes.
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