Un satellite artificiel est une merveille de technologie et d'ingénierie. Considérez simplement ce que les scientifiques doivent comprendre pour que cela se produise: d'abord, il y a la gravité, puis une connaissance approfondie de la physique, et bien sûr la nature des orbites elles-mêmes. Donc, vraiment, la question de savoir comment les satellites restent en orbite est une question multidisciplinaire qui implique une grande connaissance technique et académique.
Tout d'abord, pour comprendre comment un satellite orbite autour de la Terre, il est important de comprendre ce que l'orbite implique. Johann Kepler a été le premier à décrire avec précision la forme mathématique des orbites des planètes. Alors que les orbites des planètes autour du Soleil et de la Lune autour de la Terre étaient considérées comme parfaitement circulaires, Kepler est tombé sur le concept des orbites elliptiques. Pour qu'un objet reste en orbite autour de la Terre, il doit avoir une vitesse suffisante pour retracer son chemin. Cela est aussi vrai pour un satellite naturel que pour un satellite artificiel. De la découverte de Kepler, les scientifiques ont également pu déduire que plus un satellite est proche d'un objet, plus la force d'attraction est forte, donc il doit se déplacer plus rapidement pour maintenir l'orbite.
Vient ensuite une compréhension de la gravité elle-même. Tous les objets possèdent un champ gravitationnel, mais ce n'est que dans le cas d'objets particulièrement grands (c'est-à-dire des planètes) que cette force est ressentie. Dans le cas de la Terre, la traction gravitationnelle est calculée à 9,8 m / s2. Cependant, c'est un cas spécifique à la surface de la planète. Lors du calcul d'objets en orbite autour de la Terre, la formule v = (GM / R) 1/2 s'applique, où v est la vitesse du satellite, G est la constante gravitationnelle, M est la masse de la planète et R est la distance du centre de la Terre. En s'appuyant sur cette formule, nous pouvons voir que la vitesse requise pour l'orbite est égale à la racine carrée de la distance de l'objet au centre de la Terre multipliée par l'accélération due à la gravité à cette distance. Donc, si nous voulions placer un satellite sur une orbite circulaire à 500 km au-dessus de la surface (ce que les scientifiques appellent une orbite terrestre basse LEO), il faudrait une vitesse de ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 ou 7615,77 m / s. Plus l'altitude est élevée, moins la vitesse est nécessaire pour maintenir l'orbite.
Donc, vraiment, la capacité d'un satellite à maintenir son orbite se résume à un équilibre entre deux facteurs: sa vitesse (ou la vitesse à laquelle il se déplacerait en ligne droite) et l'attraction gravitationnelle entre le satellite et la planète qu'il orbite. Plus l'orbite est élevée, moins la vitesse est requise. Plus l'orbite est proche, plus elle doit se déplacer rapidement pour s'assurer qu'elle ne retombe pas sur Terre.
Nous avons écrit de nombreux articles sur les satellites pour Space Magazine. Voici un article sur les satellites artificiels, et voici un article sur l'orbite géosynchrone.
Si vous souhaitez plus d'informations sur les satellites, consultez ces articles:
Objets orbitaux
Liste des satellites en orbite géostationnaire
Nous avons également enregistré un épisode d'Astronomy Cast sur la navette spatiale. Écoutez ici, épisode 127: La navette spatiale américaine.
Sources:
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#
