Articles

これが、スプートニクがわずか3ヶ月後に地球に墜落した理由です

スプートニク1号に取り組んでいる技術者は、打ち上げ前の1957年に 宇宙でわずか3ヶ月後、。.. スプートニク1号は、大気の抗力のために地球に戻り、今日でもすべての低地球周回衛星を悩ませている問題です。

NASA/Asif A.Siddiqi

4月、1957年、ソ連はスプートニク1号を打ち上げ、地球の大気の上に上昇し、私たちの惑星の周りを周回し、90分ごとに周回しました。 当時、世界のほとんどに存在していた非常に低い光汚染条件の下で、それはそのタイプの唯一のオブジェクトでした:人工、人工衛星。 非公式には、それは宇宙競争、今後数十年のために国際政治を消費する軍事的、政治的努力の開始をマークしました。しかし、スプートニク自体はもはや地球の周りの軌道にはありません。

実際には、それは時間によって、米国が成功したエクスプローラー1、宇宙で最初のアメリカの衛星、宇宙で最初の動物を運ぶスプートニク2を打ち上げ、すでに数ヶ月のために地球を周回されていたことを短命でした。 しかし、元のスプートニクは、1400以上の軌道の後に、すでに地球に戻っていました。

エクスプローラー1、アメリカ初の地球衛星の成功を担当する三人の男でした。.. 昭和31年(1958年)に発売された。 ウィリアム・ピッカリング(L)、ジェイムズ・ヴァン・アレン(middle)、ヴェルナー・フォン・ブラウン(werner von Braun)は、それぞれ衛星、科学機器、エクスプローラー1号を発射したロケットの責任者であった。

NASA

スプートニクに起こったことは珍しいことではありませんでした。 実際には、これはあなたが低地球軌道にそれらを起動し、自分自身のためにかわすためにそこにそれらを残す場合、ほとんどの衛星に何が起こるかで 軌道が進むごとに、衛星は遠地点でスイングし、地球の表面からの最大距離に達し、次に近地点で地球に最も接近します。 低地球軌道の場合、それは通常、衛星が最も近い場所であっても、地球の表面の数百キロメートル上にあることを意味します。 私たちが地球の大気と宇宙空間の間に100キロメートル(62マイル)の高度で線を引くことを考えると、少なくとも表面的には、これらの衛星は宇宙にしっかりと永遠に存在するように見えるでしょう。

制御された再エントリは、ここに示されているESAのATV衛星のような衛星が再入力される場所です。.. 既知の角度と場所での大気:私たちは、それが地球に戻ってくる場所と方法を制御します。 制御されていない再突入は、一方で、地球上のほとんどどこにでも着陸する大規模な、大規模な塊を引き起こす可能性があります。 ハッブルの主鏡のような重い固体の物体は、それらの塊がどこに着陸したかに応じて、容易にかなりの量の損傷を引き起こしたり、殺すことさえでき

ESA

しかし、実際には状況ははるかに複雑です。 大気に突然の終わり、またはそれへの端がない。 それは実際の粒子で構成されている場合、ガスがどのように機能するかではありません。 あなたがより高い高度に行くと、粒子の密度は低下し続けますが、衝突によって加熱された異なる粒子は、異なる速度で動き回ります:いくつかの速

あなたが行くほど、それらの極端な高度に到達するためにより多くのエネルギーを要するので、よりエネルギッシュな粒子を見つける可能性が高 しかし、密度は非常に高い高度で非常に低いにもかかわらず、それはゼロに低下することはありません。

地球の大気の層は、スケールするためにここに示すように、よりもはるかに高く上がります。.. 典型的には-空間の境界を定義しました。 低地球軌道上のすべての物体は、あるレベルで大気抗力の影響を受けます。 しかし、成層圏と対流圏には、地球の大気の質量の95%以上が含まれており、事実上すべてのオゾンが含まれています。

Wikimedia Commons user Kelvinsong

私たちは、10,000km(6,200マイル)までの高度で地球に重力的に結合したままの原子と分子を発見しました。 私たちがその点を超えていない唯一の理由は、10,000キロメートルを過ぎて、地球の大気は太陽風と区別できず、希薄で熱い原子とイオン化された粒子の両方で構成されているということです。

私たちの大気の圧倒的多数(質量)は、地球のatmopshereの75%を含む対流圏、別の20%を含む成層圏、残りの5%のほぼすべてを含む中間圏で、最も低い層に含まれてい しかし、次の層、熱圏は信じられないほど拡散しています。対流圏(オレンジ)、成層圏(白)、中間圏(青)が圧倒的な場所です。

対流圏(オレンジ)、成層圏(白)、中間圏(青)が圧倒的な場所です。

. 地球の大気中の分子の大部分は嘘です。 しかし、それを超えて、空気はまだ存在しており、人工衛星が落下し、放置されると最終的に軌道を離す原因となっています。NASA/Expedition22の乗組員

海面の大気粒子は別の分子と衝突する前に微視的な距離を移動しますが、熱圏は非常に拡散しているため、衝突を経験する前に典型的な原子または分子が1キロメートル以上移動する可能性があります。熱圏では、あなたが小さな原子や分子だけであれば、空の空間のように見えます。

熱圏では、小さな原子や分子だけであれば、空の空間のように見えま 結局のところ、あなたは地球の大気から立ち上がり、放物線軌道のピーク時にこの低密度の深淵に残り、ゆっくりと、最終的には、その重力の力の下であなたの故郷の惑星にフォールバックします。

2015年にISSから打ち上げられたこれらの鳩衛星は、地球のイメージングのために設計されています。 -130あります。.. 惑星によって作られた鳩の衛星は、今日まだ地球の軌道にありますが、現在の衛星はすべて大気の抗力のために2〜3年で地球に落ちるでしょう。 新しいものは、継続的にそれらを補充するために起動する必要があります。

NASA

しかし、あなたが宇宙船であれば、あなたは非常に異なる何かを経験します。 その理由は次のとおりです。

  1. あなたは地球から立ち上がっているだけでなく、それを周回しているので、希薄な大気粒子とは異なる方向に動いて
  2. あなたは安定した軌道にいるので、あなたはすぐに移動する必要があります:宇宙に残るためには約7km/s(5マイル/秒)。そして、あなたはもはや原子や分子の大きさではなく、むしろ宇宙船の大きさです。

これらの三つのことはすべて、組み合わせて、任意の周回衛星のための災害につながります。

何千もの人工物—それらの95%が「宇宙ゴミ」—低地球軌道を占めています。 各黒い点で。.. この画像は、機能している衛星、非アクティブな衛星、または破片のいずれかを示しています。 地球の近くの宇宙は混雑しているように見えますが、各ドットはそれが表す衛星や破片よりもはるかに大きく、衝突は非常にまれです。

NASAイラスト礼儀軌道デブリプログラムオフィス

このような災害は、衛星が原因で、それが高い相対速度でに実行される大気粒子に時間 低地球軌道の衛星は、数ヶ月から数十年までの寿命を持ちますが、それ以上の寿命はありません。 あなたはより高い高度に行くことによってこれに対抗することができますが、それでもあなたを永遠に救うことはできません。太陽黒点、太陽フレア、コロナ質量放出、または他の爆発のようなイベントのように、太陽に活動があるたびに、地球の大気が加熱されます。

り熱い粒子はより高い速度を意味し、より高い速度はより高くそしてより高い高度まで浮かび、宇宙でさえ大気の密度を増加させる。 それが起こると、実質的にドラッグフリーだった衛星でさえ、地球に向かって落下し始めます。 磁気嵐はまた、非常に高い高度で空気の密度を増加させる可能性があります。

これは、NASAの画像衛星によって撮影された紫外オーロラオーストラリアの偽色の画像です。.. NASAの衛星ベースの青い大理石の画像に重ねられています。 地球は偽の色で示されていますが、オーロラの画像は絶対に本物です。 太陽活動は、これらのオーロラを引き起こすだけでなく、大気を加熱し、すべての高度で衛星の抗力を増加させます。

NASA

そして、このプロセスは累積的であり、衛星が抗力を経験すると、その近地点はより低く、より低い高度に低下するという意味で さて、これらの低い高度では、抗力はさらに遠くに増加し、それはあなたがさらに迅速に軌道にあなたを保つあなたの運動エネルギーを失う原因とな 最終的な死のスパイラルは、数千、数万、または数十万の軌道を取るかもしれませんが、軌道あたりわずか90分で、これはどの低地球周回衛星もせいぜい数十年を生きていることを意味します。

NASAとUSGSの共同Landsat衛星は、地球の継続的なカバレッジと監視を提供してきました。.. 1972年から宇宙からの表面。 Landsatプログラムの画像は、すべてのブッシュ政権以来、公共の使用のために無料であったが、今年初めの提案は、この重要なデータの使用のために充電され 定期的に打ち上げられた代替衛星がなければ、このプログラムと低地球周回衛星に依存しているすべてのプログラムは、今世紀のいつか突然の終わりに来るでしょう。

NASA

この地球への落下問題は、1950年代の初期の衛星にとって単なる問題ではありませんでしたが、私たちが今までに打ち上げたほぼすべての衛星にとって問題であり続けています。 すべての人工衛星の95%は、国際宇宙ステーションとハッブル宇宙望遠鏡を含む低地球軌道にあります。 私たちが定期的にこれらの宇宙船をブーストしなかった場合、それらの多くはすでに地球に戻って墜落していたでしょう。

ハッブルとISSの両方が、私たちが彼らを死なせただけなら、彼らの現在の軌道に残っている10年未満を持つでしょう。

ハッブルとISSの両方が、 そして、大きな衛星がこれを行うと、彼らは私たちが制御されていない再突入と呼ぶものを作ります。 理想的には、彼らは大気中で燃え尽きるか、海に落ちるでしょうが、彼らが解散したり、土地に当たったりすると、災害を引き起こす可能性があります。 これは、破片の衝撃の場所と大きさに応じて、物的損害から生命の喪失までの範囲である可能性があります。

ハッブル(イラスト)にインストールされているソフトキャプチャ機構は、低衝撃ドッキングシステムを使用しています。.. (LIDS)インターフェイスと将来のランデブー、キャプチャ、およびドッキング操作のための関連する相対的なナビゲーショ システムのLIDSインタフェースは、次世代宇宙輸送車両で使用されるランデブーおよびドッキングシステムと互換性があるように設計されています。しかし、ハッブルは人生の終わりにこの運命に苦しむ必要はないかもしれません。

NASA

ハッブルは人生の終わりにこの運命に苦しむ必 2009年の最後の時間のためにスペースシャトルに乗ってハッブルにサービスを提供した宇宙飛行士の一人であるマイケル-マッシミノとして、関連:

その軌道は崩壊する。 望遠鏡はうまくいくでしょうが、その軌道はそれを地球にますます近づけていくでしょう。 それはゲームオーバーだときです。

ハッブルの最後のサービスミッションには、望遠鏡に取り付けられたドッキング機構、すなわちソフトキャプチャとランデブーシステムが含まれていた。 適切に装備されたロケットは安全に家に持ち帰ることができます。

ここに示されているATV-1衛星のような衛星の大気再突入は、どちらか進むことができます。.. 制御された方法で、それが壊れたり、海に安全に着陸したり、制御されていない方法で、人間の生命と財産の両方に悲惨であることが判明する可能性があしかし、低地球軌道にある25,000以上の他の衛星については、制御された再突入はありません。 地球の大気は、私たちが通常描く宇宙の人工的な端、またはKármán線をはるかに超えて伸び、それらを降ろすでしょう。 私たちが今日衛星の打ち上げを中止するならば、1世紀以内に、低地球軌道に人類が存在している痕跡は残っていないでしょう。

スプートニク1号は1957年に打ち上げられ、わずか三ヶ月後に自発的に軌道を離脱して地球に戻った。 私たちの大気からの粒子は、私たちが描いた人工的な線のはるか上に上昇し、私たちの地球周回衛星のすべてに影響を与えます。 近地点が遠くなればなるほど、そこに留まることができますが、表面上でここから信号を送受信することは難しくなります。 私たちが衛星をより安定した軌道に保つために受動的に後押しする燃料のない技術を得るまで、地球の大気は宇宙での人類の存在にとって最も破壊的な力であり続けるでしょう。