Um satélite artificial é uma maravilha da tecnologia e da engenharia. Basta considerar o que os cientistas precisam entender para que isso aconteça: primeiro, há gravidade, depois um conhecimento abrangente da física e, é claro, a natureza das órbitas em si. Realmente, a questão de Como os satélites permanecem em órbita é multidisciplinar e envolve um grande conhecimento técnico e acadêmico.
Primeiro, para entender como um satélite orbita a Terra, é importante entender o que a órbita implica. Johann Kepler foi o primeiro a descrever com precisão a forma matemática das órbitas dos planetas. Enquanto as órbitas dos planetas sobre o Sol e a Lua sobre a Terra eram consideradas perfeitamente circulares, Kepler tropeçou no conceito de órbita elíptica. Para que um objeto fique em órbita ao redor da Terra, ele deve ter velocidade suficiente para refazer seu caminho. Isso é verdade tanto para um satélite natural quanto para um satélite artificial. Desde a descoberta de Kepler, os cientistas também foram capazes de inferir que, quanto mais próximo um satélite está de um objeto, mais forte é a força de atração, portanto ele deve viajar mais rápido para manter a órbita.
Em seguida, vem uma compreensão da própria gravidade. Todos os objetos possuem um campo gravitacional, mas é apenas no caso de objetos particularmente grandes (ou seja, planetas) que essa força é sentida. No caso da Terra, a força gravitacional é calculada em 9,8 m / s2. No entanto, esse é um caso específico na superfície do planeta. Ao calcular objetos em órbita sobre a Terra, aplica-se a fórmula v = (GM / R) 1/2, onde v é a velocidade do satélite, G é a constante gravitacional, M é a massa do planeta e R é a distância do centro da terra. Baseando-se nessa fórmula, podemos ver que a velocidade necessária para a órbita é igual à raiz quadrada da distância do objeto ao centro da Terra vezes a aceleração devido à gravidade nessa distância. Portanto, se quiséssemos colocar um satélite em uma órbita circular a 500 km acima da superfície (o que os cientistas chamariam de LEO de órbita baixa da terra), seria necessária uma velocidade de ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 ou 7615,77 m / s. Quanto maior a altitude, menor a velocidade necessária para manter a órbita.
Realmente, a capacidade de um satélite para manter sua órbita se resume a um equilíbrio entre dois fatores: sua velocidade (ou a velocidade na qual ele viajaria em linha reta) e a atração gravitacional entre o satélite e o planeta em que ele orbita. Quanto maior a órbita, menor a velocidade necessária. Quanto mais próxima da órbita, mais rápido ela deve se mover para garantir que não caia de volta à Terra.
Escrevemos muitos artigos sobre satélites para a Space Magazine. Aqui está um artigo sobre satélites artificiais e um artigo sobre órbita geossíncrona.
Se você quiser mais informações sobre satélites, confira estes artigos:
Objetos orbitais
Lista de satélites em órbita geoestacionária
Também gravamos um episódio do Astronomy Cast sobre o ônibus espacial. Ouça aqui, episódio 127: O ônibus espacial dos EUA.
Fontes:
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#
