4. října 1957 Sovětský Svaz vypustil Sputnik 1, který se zvedl nad zemskou atmosférou a vstoupila na oběžnou dráhu kolem naší planety, obeplouvají to jeden každých 90 minut. Za podmínek extrémně nízkého světelného znečištění, které tehdy existovaly ve většině světa, to byl jediný objekt svého typu: umělý satelit vyrobený člověkem. Neoficiálně to znamenalo začátek vesmírného závodu, vojenského a politického úsilí, které by spotřebovalo mezinárodní politiku po celá desetiletí.

ale samotný Sputnik už není na oběžné dráze kolem Země. Ve skutečnosti, to bylo tak krátké-žil, že tím, že Spojené Státy úspěšně zahájila Exploreru 1, první Americké družice v prostoru, Sputnik 2, nesoucí první zvíře ve vesmíru, již obíhá Zemi po následující měsíce. Původní Sputnik však po více než 1400 oběžných drahách již spadl zpět na Zemi.

to, co se stalo se Sputnikem, nebylo neobvyklé. Ve skutečnosti se to stane většině satelitů, pokud je vypustíte na nízkou oběžnou dráhu Země a necháte je tam, aby se o sebe postarali. S každou dráhu, která jde do, satelit se bude houpat do apogea, kde dosáhne své maximální vzdálenost od Zemského povrchu, následuje přízemí, kde to dělá jeho nejbližší přiblížení k Zemi. Pro nízkou oběžnou dráhu Země to obvykle znamená, že satelity jsou několik set kilometrů nad zemským povrchem, dokonce i v jejich nejbližším okolí. Vzhledem k tomu, že jsme nakreslit čáru mezi Zemské atmosféry a vesmíru ve výšce 100 kilometrů (62 mil), zdá se, alespoň povrchně, že tyto satelity by být pevně a věčně ve vesmíru.

ale ve skutečnosti je situace mnohem komplikovanější. Atmosféra nemá náhlý konec, ani okraj. Takto plyn nefunguje, pokud je tvořen skutečnými částicemi. Jak jste jít do vyšších nadmořských výšek, hustoty částic bude i nadále klesat, ale různé částice, které jsou vytápěny kolize budou pohybovat v různých rychlostech: některé rychleji, některé pomaleji, ale s dobře definovanými průměrná rychlost.

čím výš jdete, tím je pravděpodobnější, že najdete částice, které jsou energičtější, protože dosažení těchto extrémních výšek vyžaduje více energie. Ale i když je hustota extrémně nízká ve velmi vysokých nadmořských výškách, nikdy neklesne na nulu.

zjistili Jsme, atomy a molekuly, které zůstávají gravitačně vázán k Zemi až do výšky 10 000 km (6,200 km). Jediný důvod, proč jsme nešli nad rámec tohoto bodu je, že posledních 10 000 km, zemská atmosféra je k nerozeznání od slunečního větru, s oběma skládající se z křehkého, horké atomy a ionizovaných částic.

drtivá většina naší atmosféry (hmotnostní) je obsažen v nejnižší vrstvy, troposféry, obsahující 75% Země je po atmosféře, stratosféře, které obsahují další 20%, a mezosféra obsahující téměř všechny zbývající 5%. Ale další vrstva, termosféra, je neuvěřitelně rozptýlená.

Zatímco atmosférických částic na úrovni moře bude cestovat mikroskopické vzdálenosti, než se srazí s jinou molekulou, thermosphere je tak rozptýlené, že typický atom nebo molekula se tam mohli cestovat za kilometr nebo více, než zažívá kolize.

nahoře v termosféře to vypadá jako prázdný prostor, pokud nejste nic jiného než malý atom nebo molekula. Koneckonců, budete se zvedl od Zemské atmosféry, přetrvávají v této nízké hustotě propasti, zatímco na vrcholu své parabolické dráze, a ty pomalu, nakonec, na podzim zpět do své domovské planetě pod silou své gravitace.

ale pokud jste kosmická loď, zažijete něco velmi odlišného. Důvody jsou následující:

1. nejste jen stoupá ze Země, ale obíhají, což znamená, že jste pohybující se v různých směrech, aby slabší atmosférické částice.
2. protože jste na stabilní oběžné dráze, musíte se rychle pohybovat: kolem 7 km/s (5 mil za sekundu), abyste zůstali ve vesmíru.
3. a už nejste jen velikostí atomu nebo molekuly, ale spíše velikostí kosmické lodi.

všechny tyto tři věci dohromady vedou ke katastrofě pro jakýkoli obíhající satelit.

Taková katastrofa je nevyhnutelná v důsledku satelitní drag, což je způsob, jak kvantifikovat, jak moc rychlost, satelitní ztrácí v průběhu času v důsledku atmosférických částic vede do vysoké relativní rychlosti. Jakýkoli satelit na nízké oběžné dráze Země bude mít životnost v rozmezí od několika měsíců do několika desetiletí, ale ne déle než to. Můžete s tím bojovat tím, že půjdete do vyšších nadmořských výšek,ale ani to vás nezachrání navždy.

pokaždé, když je na slunci aktivita, jako jsou sluneční skvrny, sluneční erupce, vyhození koronální hmoty nebo jiné události podobné výbuchu, zemská atmosféra se zahřívá. Teplejší částice znamenají vyšší rychlosti a vyšší rychlosti se vznášejí do vyšších a vyšších výšek, což zvyšuje hustotu atmosféry i ve vesmíru. Když k tomu dojde, dokonce i satelity, které byly prakticky bez tažení, začnou padat zpět k zemi. Magnetické bouře mohou také zvýšit hustotu vzduchu v extrémně vysokých nadmořských výškách.

tento proces je kumulativní v tom smyslu, že jako satelitní zkušenosti drag, jeho přízemí klesne na nižší a nižší nadmořské výšce. V těchto nižších nadmořských výškách se tažná síla zvyšuje ještě dále, a to způsobí, že ztratíte kinetickou energii, která vás udrží na oběžné dráze ještě rychleji. Případné smrti-spirála může trvat tisíce, desítky tisíc, nebo dokonce stovky tisíc z oběžné dráhy, ale jen 90 minut na oběžné dráze, to znamená, než nějaké low-Země-satelit žije desítky let.

Tento podzim-zpátky-na-Zem, problém nebyl jen problém prvních satelitů z roku 1950, ale zůstává problém pro téměř všechny satelity, které jsme kdy zahájila. 95% všech lidských satelitů je na nízké oběžné dráze Země, včetně Mezinárodní vesmírné stanice a Hubbleova vesmírného dalekohledu. Kdybychom tyto kosmické lodě pravidelně nezvyšovali, mnoho z nich by se již zřítilo zpět na Zemi.

Hubbleovi i ISS by zbývalo méně než 10 let na jejich současných oběžných drahách, kdybychom je nechali zemřít. A když to dělají velké satelity, dělají to, čemu říkáme nekontrolovaný návrat. V ideálním případě shoří v atmosféře nebo spadnou do oceánu, ale pokud se rozpadnou a / nebo dopadnou na zemi, mohou způsobit katastrofu. To by se mohlo pohybovat od poškození majetku až po ztráty na životech, v závislosti na umístění a velikosti dopadu trosek.

Hubble však nemusí tento osud na konci svého života trpět. Jako Michael Massimino, jeden z astronautů, kteří serviced Hubble na palubě Raketoplánu pro poslední čas v roce 2009, vztahující se:

Její oběžná dráha se rozpadne. Dalekohled bude v pořádku, ale jeho oběžné dráze bude přinášet to blíž a blíž k Zemi. V tu chvíli je konec hry.

Hubbleova poslední servisní mise zahrnovala dokovací mechanismus, který byl nainstalován na dalekohled: systém Soft Capture and Rendezvous. Každá správně vybavená raketa by ji mohla bezpečně vzít domů.

Ale pro 25,000+ ostatní satelity v nízké oběžné dráze, neexistují žádné kontrolované re-entry vrací. Zemská atmosféra je vezme, sahající daleko za umělou hranici vesmíru, nebo Kármán linii, že jsme obvykle čerpat. Pokud bychom dnes přestali vypouštět satelity, pak za méně než sto let by neexistovala žádná stopa přítomnosti lidstva na nízké oběžné dráze Země.

Sputnik 1 byl vypuštěn v roce 1957 a jen o tři měsíce později se samovolně odklonil a spadl zpět na Zemi. Částice z naší atmosféře stoupat daleko nad jakékoliv umělé řádek jsme nakreslili, které ovlivňují všechny naše Země obíhající družice. Čím dál je vaše perigee, tím déle tam můžete zůstat, ale tím těžší je vysílat a přijímat signály odtud na povrchu. Dokud budeme mít palivo-free technologie pasivně zvýšit naše satelity udržet je ve více stabilní oběžné dráze, Země, atmosféra bude i nadále nejvíce destruktivní síla lidské přítomnosti ve vesmíru.