Articles

Derfor styrtede Sputnik tilbage til Jorden efter kun 3 måneder

by admin

en tekniker, der arbejdede på Sputnik 1 i 1957, inden lanceringen. Efter blot 3 måneder i rummet,… Sputnik 1 faldt tilbage til jorden på grund af atmosfærisk træk, et problem, der plager alle satellitter med lav jord, selv i dag.den 4. oktober 1957 lancerede Sovjetunionen Sputnik 1, som steg op over Jordens atmosfære og gik ind i kredsløb omkring vores planet og omgåede den en hvert 90.minut. Under de ekstremt lave lysforureningsforhold, der eksisterede over det meste af verden dengang, var det det eneste objekt af sin type: en kunstig, menneskeskabt satellit. Uofficielt markerede det starten på rumløbet, en militær og politisk bestræbelse, der ville forbruge international politik i årtier fremover.men Sputnik selv er ikke i kredsløb omkring Jorden længere. Faktisk var det så kortvarigt, at USA med succes lancerede opdagelsesrejsende 1, Den første amerikanske satellit i rummet, Sputnik 2, der bærer det første dyr i rummet, allerede havde kredset om jorden i flere måneder. Men den oprindelige Sputnik, efter over 1400 baner, var allerede faldet tilbage til jorden.

de tre mænd, der var ansvarlige for succesen med opdagelsesrejsende 1, Amerikas første Jordsatellit, som var… lanceret 31. januar 1958. James van Allen (Midt) og Braun (til højre) var ansvarlige for satellitten, videnskabsinstrumenterne og raketten, der lancerede henholdsvis opdagelsesrejsende 1.

NASA

hvad der skete med Sputnik var ikke usædvanligt. Faktisk er det, hvad der sker med de fleste satellitter, hvis du starter dem i kredsløb med lav jord og lader dem være der for at klare sig selv. Med hver bane, der går forbi, vil satellitten svinge ved apogee, hvor den når sin maksimale afstand fra jordens overflade, efterfulgt af perigee, hvor den gør sin nærmeste tilgang til jorden. For kredsløb med lav jord betyder det typisk, at satellitter er et par hundrede kilometer over jordens overflade, selv på deres nærmeste. I betragtning af at vi trækker grænsen mellem Jordens atmosfære og det ydre rum i en højde på kun 100 kilometer (62 miles), ser det ud til, i det mindste overfladisk, at disse satellitter ville være fast og evigt i rummet.

en kontrolleret genindtræden er, hvor en satellit, som ESA ‘ s ATV-satellit vist her, genindtræder… atmosfære i en kendt vinkel og placering: vi styrer, hvor og hvordan den kommer tilbage til jorden. En ukontrolleret genindtræden kan på den anden side få store, massive bidder til at lande stort set overalt på jorden. Tunge, faste genstande, som Hubbles primære spejl, kunne let forårsage betydelige mængder skade eller endda dræbe, afhængigt af hvor disse bidder landede.

ESA

men i virkeligheden er situationen langt mere kompliceret. Atmosfæren har ikke en pludselig ende eller en kant til det. Sådan fungerer en gas ikke, hvis den består af rigtige partikler. Når du går til højere højder, vil partiklernes tæthed fortsætte med at falde, men de forskellige partikler, der opvarmes ved kollisioner, vil bevæge sig rundt i forskellige hastigheder: nogle hurtigere, nogle langsommere, men med en veldefineret gennemsnitshastighed.

jo højere op du går, jo mere sandsynligt er du at finde partikler, der er mere energiske, da det kræver mere energi at nå de ekstreme højder. Men selvom tætheden er ekstremt lav i meget høje højder, falder den aldrig til nul.

lagene af Jordens atmosfære, som vist her for at skalere, gå op langt højere end… typisk defineret grænse af rummet. Hvert objekt i kredsløb med lav jord er udsat for atmosfærisk træk på et eller andet niveau. Stratosfæren og troposfæren indeholder dog over 95% af Jordens atmosfære og stort set hele området.vi har fundet atomer og molekyler, der forbliver gravitationelt bundet til jorden i højder op til 10.000 km (6.200 miles). Den eneste grund til, at vi ikke er gået ud over dette punkt, er, at Jordens atmosfære ikke kan skelnes fra solvinden, med begge bestående af svage, varme atomer og ioniserede partikler.

det overvældende flertal af vores atmosfære (efter masse) er indeholdt i De laveste lag, hvor troposfæren indeholder 75% af Jordens atmopshere, stratosfæren indeholder yderligere 20%, og mesosfæren indeholder næsten alle de resterende 5%. Men det næste lag, termosfæren, er utroligt diffus.

troposfæren (orange), stratosfæren (hvid) og mesosfæren (blå) er hvor overvældende… størstedelen af molekylerne i Jordens atmosfære ligger. Men ud over det er luft stadig til stede, hvilket får satellitter til at falde og til sidst de-kredsløb, hvis de bliver alene.

NASA / besætning på ekspedition 22

mens en atmosfærisk partikel på havniveau vil rejse en mikroskopisk afstand, før den kolliderer med et andet molekyle, er termosfæren så diffus, at et typisk atom eller molekyle deroppe kan rejse i en kilometer eller mere, før man oplever en kollision.

op i termosfæren virker det sikkert som tomt rum, hvis du ikke er andet end et lille atom eller molekyle. Når alt kommer til alt rejste du dig op fra Jordens atmosfære, du dvæler i denne afgrund med lav densitet, mens du er på toppen af din parabolske bane, og du falder langsomt til sidst tilbage til din hjemplanet under tyngdekraften.

disse Dove-satellitter, der blev lanceret fra ISS i 2015, er designet til jordafbildning. Der er ~130… Dove satellitter, skabt af Planet, der stadig er i Jordens kredsløb i dag, men de nuværende vil alle falde tilbage til jorden om 2-3 år på grund af atmosfærisk træk. Nye skal lanceres for at genopbygge dem løbende.

NASA

men hvis du er et rumfartøj, oplever du noget meget anderledes. Årsagerne er som følger:

  1. du stiger ikke bare op fra Jorden, men kredser om det, hvilket betyder at du bevæger dig i en anden retning end de svage atmosfæriske partikler.
  2. fordi du er i en stabil bane, skal du bevæge dig hurtigt: omkring 7 km/s (5 miles per sekund) for at forblive i rummet.
  3. og du er ikke længere bare størrelsen af et atom eller molekyle, men snarere størrelsen af et rumfartøj.

alle tre af disse ting, kombineret, fører til katastrofe for enhver kredsende satellit.

tusindvis af menneskeskabte objekter—95% af dem “space junk”— optager lav jordbane. Hver sort prik i… dette billede viser enten en fungerende satellit, en inaktiv satellit eller et stykke affald. Selvom rummet nær Jorden ser overfyldt ud, er hver prik meget større end den satellit eller snavs, den repræsenterer, og kollisioner er ekstremt sjældne.

NASA illustration høflighed Orbital Debris Program Office

en sådan katastrofe er uundgåelig på grund af satellitmodstand, hvilket er en måde at kvantificere, hvor meget hastighed en satellit mister over tid på grund af de atmosfæriske partikler, den løber ind i ved høje relative hastigheder. Enhver satellit i kredsløb med lav jord vil have en levetid, der spænder fra et par måneder op til et par årtier, men ikke længere end det. Du kan bekæmpe dette ved at gå til højere højder, men selv det vil ikke redde dig for evigt.

hver gang der er aktivitet på Solen, som solpletter, solbrændinger, koronal masseudkast eller andre udbrudslignende begivenheder, opvarmes Jordens atmosfære. Varmere partikler betyder højere hastigheder, og højere hastigheder vil flyde op til højere og højere højder, hvilket øger atmosfærens tæthed selv i rummet. Når det sker, begynder selv satellitter, der næsten var trækfri, at falde tilbage mod Jorden. Magnetiske storme kan også øge luftens tæthed i ekstremt høje højder.

Dette er et falsk farvebillede af ultraviolet Aurora Australis fanget af NASAs BILLEDSATELLIT og… overlejret på NASAs satellitbaserede blå Marmorbillede. Jorden er vist i falsk farve; aurora-billedet er imidlertid helt ægte. Solaktivitet forårsager ikke kun disse aurorae, men opvarmer atmosfæren og øger satellitmodstanden i alle højder.

NASA

og denne proces er kumulativ, i den forstand, at når en satellit oplever træk, falder dens perigee til lavere og lavere højder. Nu i disse lavere højder øges trækkraften endnu længere, og det får dig til at miste din kinetiske energi, der holder dig i kredsløb endnu hurtigere. Den eventuelle dødsspiral kan tage tusinder, titusinder eller endda hundreder af tusinder af baner, men på bare 90 minutter pr.

de fælles NASA-USGS Landsat-satellitter har leveret kontinuerlig dækning og overvågning af Jordens… overflade fra rummet siden 1972. Landsat-programmets billeder har alle været gratis til offentlig brug siden Bush-administrationen, men et forslag tidligere i år ville opkræve gebyr for brug af disse kritiske data. Uden udskiftningssatellitter, der lanceres med jævne mellemrum, vil dette program og alle programmer, der er afhængige af satellitter med lav jordkredsløb, komme til en brat ende en dag i dette århundrede.

NASA

dette fall-back-to-Earth problem var ikke kun et problem for de tidlige satellitter i 1950 ‘ erne, men er stadig et problem for næsten alle de satellitter, vi nogensinde har lanceret. 95% af alle menneskeskabte satellitter er i kredsløb med lav jord, inklusive Den Internationale Rumstation og Hubble-Rumteleskopet. Hvis vi ikke periodisk boostede disse rumfartøjer, ville mange af dem allerede være styrtet ned på jorden.både Hubble og ISS ville have mindre end 10 år tilbage i deres nuværende kredsløb, hvis vi bare lod dem dø. Og når store satellitter gør dette, gør de det, vi kalder en ukontrolleret genindtræden. Ideelt set vil de brænde op i atmosfæren eller falde i havet, men hvis de bryder op og/eller rammer land, kan de forårsage en katastrofe. Dette kan variere fra ejendomsskade til tab af liv, afhængigt af placeringen og størrelsen af affaldets påvirkning.

den bløde fangstmekanisme, der er installeret på Hubble (illustration), bruger et Docking-System med lav effekt… (Låg) interface og tilhørende relative navigationsmål for fremtidige møde -, opsamlings-og dockingoperationer. Systemets LÅGGRÆNSEFLADE er designet til at være kompatibel med møde-og dockingssystemerne, der skal bruges på Næste generations rumtransportkøretøj.

NASA

Hubble behøver muligvis ikke at lide denne skæbne i slutningen af sit liv. Som Michael Massimino, en af astronauterne, der servicerede Hubble ombord på rumfærgen for sidste gang i 2009, relaterede:

dens bane vil henfalde. Teleskopet vil være fint, men dets kredsløb vil bringe det tættere og tættere på jorden. Det er, når det er game over.

Hubbles endelige servicemission omfattede en dockingsmekanisme, der blev installeret på teleskopet: Soft Capture and Stævnesystemet. Enhver korrekt udstyret raket kunne sikkert tage den hjem.

den atmosfæriske genindtræden af en satellit, såsom ATV-1-satellitten vist her, kan enten fortsætte… på en kontrolleret måde, hvor det vil bryde op og/eller lande sikkert i havet eller på en ukontrolleret måde, hvilket kan vise sig at være katastrofalt for både menneskeliv og ejendom.

NASA

men for de 25.000+ andre satellitter i kredsløb med lav jord er der ingen kontrolleret genindtræden. Jordens atmosfære vil tage dem ned, der strækker sig langt ud over den kunstige kant af rummet, eller K Lyrrm Lyrn linje, som vi typisk tegner. Hvis vi skulle ophøre med at lancere satellitter i dag, så i løbet af et århundrede, ville der ikke være noget resterende spor af menneskehedens tilstedeværelse i kredsløb med lav jord.Sputnik 1 blev lanceret i 1957, og kun tre måneder senere afbrød den spontant og faldt tilbage til jorden. Partiklerne fra vores atmosfære stiger langt over enhver kunstig linje, Vi har trukket, påvirker alle vores jordkredsløbssatellitter. Jo længere din perigee er, jo længere kan du forblive deroppe, men jo sværere bliver det at sende og modtage signaler herfra på overfladen. Indtil vi har en brændstoffri teknologi til passivt at øge vores satellitter for at holde dem i en mere stabil bane, vil Jordens atmosfære fortsat være den mest ødelæggende kraft for menneskehedens tilstedeværelse i rummet.