ดาวเทียม คือ ห้องทดลองที่นักวิทยาศาสตร์บรรจุอุปกรณ์ต่างๆเอาไว้แล้วส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกเพื่อประโยชน์ในด้านต่างๆ มีขนาดและรูปร่างแตกต่างกันแล้วแต่ความมุ่งหมายของแต่ละโครงการ ดาวเทียมอาจมีรูปร่างเป็นทรงกลม รูปกลองหรือหีบก็ได้ และไม่จำเป็นต้องมีรูปร่างเพรียวลมเหมือนยวดยานต่างๆที่เราใช้อยู่บนโลก เพราะในอวกาศไม่มีอากาศที่จะมาปะทะเป็นแรงต้านทาน ขนาดของดาวเทียมบางดวงมีขนาดเล็กมาก มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 2-3 นิ้ว หรือ 2-3 ฟุต แต่บางดวงอาจใหญ่โตจนมีเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นร้อยๆฟุต เช่น ดาวเทียมเอกโก (Echo) เป็นต้น ดาวเทียมที่ถูกส่งออกไปสู่อวกาศ อาจมีระยะเวลาในการโคจรรอบโลกเป็นเวลานานมากน้อยต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กีบขนาดและระยะห่างของวงทางโคจร ถ้าเข้ามาใกล้โลกมากๆจะเกิดแรงต้านทานทำให้ความเร็วของดาวเทียมลดลง เมื่อมีความเร็วน้อยกว่าที่กำหนด ดาวเทียมก็จะตกลงสู่โลกและถูกเผาไหม้ในบรรยากาศของโลก โดยทั่วไปดาวเทียมที่มีขนาดใหญ่และมีวงโคจรต่ำจะสลายตัวไปเร็วกว่าดาวเทียมที่มีขนาดเล็กแต่มีวงโคจรสูง เช่น ดาวเทียมแวนการ์ด หมายเลข 1 (Vanguard 1) ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 6 นิ้ว โคจรห่างจากโลก 400 ไมล์ ส่งไปเมื่อ พ.ศ. 2501 ซึ่งคาดว่าจะมีอายุได้เป็นร้อยๆปี
หลักการส่งดาวเทียม
การส่งดาวเทียมออกนอกโลก อาศัยกฎเกณฑ์ธรรมชาติที่มนุษย์ได้ศึกษาจนพบความจริง เช่น กฎของนิวตัน เช่น กฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ (Law of motion) และกฎแห่งความโน้มถ่วง (Low of gravitational)
การที่จะส่งดาวเทียมขึ้นไปได้จะต้องมีความเร็วที่พอเหมาะ คือ ความเร็ว 5 ไมล์ต่อวินาที หรือ 18,000 ไมล์ต่อชั่วโมง วัตถุก็จะเคลื่อนที่เป็นวงกลม และวัตถุจะไม่มีโอกาสตกถึงพื้นดินอีกเลย และจะเคลื่อนที่อยู่ในความสูงประมาณ 200-300 กิโลเมตร หรือ 124-186 ไมล์ จากพื้นผิวโลก ถ้าวัตถุเริ่มเคลื่อนที่มีความเร็วมากกว่า 5 ไมล์ต่อวินาที จะได้วงโคจรแบบวงรีซึ่งใช้สำหรับส่งยานอวกาศไปสำรวจดวงจันทร์ ถ้าหากมีความเร็วต้นเพิ่มขึ้นถึง 7ไมล์ต่อวินาทีจะได้วงโคจรที่เรียกว่า พาราโบลา ถ้ามีความเร็วมากกว่า 7 ไมล์ต่อวินาที วงโคจรจะเป็นแบบ ไฮเพอร์โบลา ความเร็ว 7 ไมล์ต่อวินาทีที่ทำให้วัตถุหลุดออกไปจากโลก เรียกว่า ความเร็วหลุดพ้น (Escape velocity)
ดาวเทียมโคจรรอบโลกได้เพราะมีแรง 2 แรงที่สมดุลกันพอดี คือ ในขณะที่ดาวเทียมเคลื่อนที่เป็นทางโค้ง จะมีแรงสู่ศูนย์กลาง (Centripetal force) และ แรงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal force) เกิดขึ้น
1. แรงสู่ศูนย์กลาง เป็นแรงดึงดูดที่เกิดขึ้นระหว่างโลกกับดาวเทียมตามกฎแห่งความโน้มถ่วงของกฎนิวตัน ที่กล่าวไว้ว่า “แรงดึงดูดระหว่างวัตถุที่มีมวลสาร 2 ชิ้นจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับผลคูณของมวลทั้งสอง และเป็นปฏิภาคกลับกับกำลังสองของระยะทางระหว่างวัตถุทั้งสอง”
2. แรงหนีศูนย์กลาง เกิดจากวัตถุเคลื่อนที่เป็นทางโค้งหรือเป็นวงกลม ถ้าหากดาวเทียมโคจรอยู่ห่างจากโลกมากๆความเร็วของดาวเทียมก็จะลดลงด้วย ความเร็วที่ต้องการเพื่อให้ดาวเทียมขึ้นไปโคจรตามระยะห่างที่ต้องการนั้นเรียกว่าความเร็วตามวงทางโคจร (Orbital velocity)
ดาวเทียมที่โคจรอยู่ห่างจากโลกมากเท่าไรก็จะเสียเวลาในการโคจรรอบโลกมากขึ้น เพราะความเร็วของดาวเทียมลดลง และระยะทางในการโคจรเพิ่มมากขึ้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น