پرتاب ماهواره و قرارگیری در مدار (3)

در مطلب پیشین، بخشی از سیر تکامل ماهواره ها عنوان شد؛ در ادامه با توجه به منبع [1] ، مفاهیم پایه برای ماهواره های در مدار بررسی می شود.

شایان ذکر است در منبع [2]، پیرامون مدارهای قرارگیری و زیر ساختارهای ماهواره بحث شده است؛ به همین علت  از بحث در این رابطه صرفنظر می شود.

1-1-

 

•                                                               خط سیر و مدار ماهواره

خط سیر^[1]، مسیر ترسیم شده توسط جسم در حال حرکت است؛ در حالیکه مدار^[2]، مسیری است که به صورت دوره ­ای تکرار می ­شود. مسیر طی شده حین حرکت ماهواره به دور زمین، یک مدار است؛ در حالیکه مسیر طی شده توسط یک حامل، خط سیر است؛ که خطِ سیر حامل^[3] نامیده شده و بیانگر مسیری است که دوباره تکرار نمی ­شود. به عنوان مثال، حرکت سیارات مختلف منظومه شمسی و ماهواره ها به دور زمین (شکل ‏1) نمونه هایی از حرکت مداری می باشند.

حرکت راکت در مسیر حرکتش (شکل ‏2) و یا مسیر طی شده توسط ماهواره ­ها در زمانی که از یک مدار متوسط به مدار نهایی مقصد می روند (شکل 3)، نمونه هایی از خط سیر هستند.

---

[1] trajectory

[2] orbit

[3] launch trajectory

[4] orbital motion

---

•                                1-                        نیروهای حاکم بر ماهواره ­های در مدار

حرکت ماهواره ­های طبیعی[1] و مصنوعی[2] به دور زمین از دو نیرو تبعیت می­ کند. یکی از آنها نیروی جانب به مرکز است که جهت آن به سمت مرکز زمین می ­باشد و علت به وجود آمدن آن، نیروی گرانشی جاذبه زمین است؛ نیروی دیگر، نیروی گریز از مرکز است که به سمت خارج از مرکز زمین اعمال می­ شود. (شکل ‏4)

---

[1] natural

[2] artificial

---

نکته قابل ذکر اینکه نیروی گریز از مرکز، نیروی ناشی از گردش یک جسم حول جسم دیگر طی حرکت دایروی است؛ به عنوان مثال حرکت ماهواره در مدار زمین سبب پیدایش نیروی گریز از مرکز می­ شود. با این حال نیرویی که سبب حرکت دایروی می­ شود نیروی جانب به مرکز می­ باشد. در صورت عدم وجود نیروی جانب به مرکز، ماهواره پس از تزریق در مدار همچنان به حرکت در یک خط مستقیم با سرعت ثابت ادامه می­ دهد. نیروی جانب ­به ­مرکز نسبت به بردار سرعت ماهواره، به صورت عمود بوده و به سمت مرکز زمین می ­باشد و برحسب سرعت ماهواره، حرکت خطی را به حرکت دایروی یا بیضوی تبدیل می­ کند.

نیروی جانب به مرکز سبب شتاب متناظری با نام شتاب جانب به مرکز می­ شود که سبب تغییر در جهت بردار سرعت می ­شود. نیروی گریز از مرکز،  نیرویعکس العمل اعمالی توسط ماهواره و در خلاف جهت نیروی جانب به مرکز است؛ این موضوع متناسب با قانون سوم نیوتن است که بیان می­ کند برای هر عملی، عکس العملی است مساوی و در خلاف جهت. این بدان معناست که به علت شتاب جانب به مرکزی که به سمت مرکز زمین اعمال می­ شود، شتاب گریز از مرکزی وجود دارد که به سمت خارج از مرکز زمین اعمال می­ شود .

نکته مهم اینکه تنها نیروی شعاعی وارده بر ماهواره در مدار زمین، نیروی جانب به مرکز است؛ نیروی گریز از مرکز به ماهواره اعمال نمی­ شود بلکه فقط نیروی عکس العملی است که توسط ماهواره اعمال می ­شود.

---

[1] A. K. Maini and V. Agrawal, Satellite technology: principles and applications: Wiley. com, 2011.

[2]  www.noojum.com/article/124-all/1176-2009-04-09-00-00-33.html

...ادامه دارد