Gefeliciteerd: misschien ben je een nieuwe ruimtevarende natie en wil je een glimmende nieuwe lading rond de planeet Aarde plaatsen. Je hebt de technische knowhow verzameld en probeert de norse banden te verbreken en lid te worden van een exclusieve club die tot nu toe slechts 14 landen bevat die in staat zijn tot inheemse ruimtevluchten. Nu voor de grote vraag: welke baan moet je kiezen?
Welkom in de wondere wereld van de orbitale mechanica. Natuurlijk, satellieten in een baan om de aarde moeten de bewegingswetten van Newton volgen, omdat ze voortdurend rond de aarde 'vallen' zonder ze te raken. Maar het kost u veel brandstof en technische complexiteit om verschillende soorten banen te bereiken. Verschillende soorten banen kunnen echter worden gebruikt om verschillende doelen te bereiken.
De eerste kunstmatige maan die in een lage baan om de aarde werd geplaatst, was Spoetnik 1 die op 4 oktober werd gelanceerdth, 1957. Maar zelfs vóór het aanbreken van het ruimtetijdperk realiseerden visionairen zoals de futuristische en sciencefictionschrijver Arthur C. Clarke de waarde van het plaatsen van een satelliet in een geosynchrone baan ongeveer 35.786 kilometer boven het aardoppervlak. Door een satelliet in een dergelijke baan te plaatsen, blijft deze in ‘lockstep’ met de aarde eronder om de vierentwintig uur.
Hier zijn enkele van de meest voorkomende banen waarop moderne satellieten zijn gericht en hun gebruik:
Low-Earth Orbit (LEO): Door een satelliet te plaatsen die 700 km boven het aardoppervlak beweegt en 27.500 km per uur beweegt, zal deze eens in de 90 minuten om de aarde draaien. Het internationale ruimtestation bevindt zich in zo'n baan. Satellieten in LEO zijn ook onderhevig aan atmosferische weerstand en moeten periodiek worden versterkt. Als je vanaf de evenaar van de aarde lanceert, krijg je in eerste instantie een maximale boost van maximaal 1.670 km / uur in een baan naar het oosten. Overigens is de hoge hellingsbaan van 52 graden van het ISS een compromis dat ervoor zorgt dat het vanaf verschillende lanceerlocaties wereldwijd bereikbaar is.
Lage baan om de aarde wordt ook steeds drukker met ruimteafval en incidenten zoals de succesvolle anti-satellietraket-test van China in 2007 en de botsing van Iridium 33 uit 2009 en de ter ziele gegane Kosmos-2251-satelliet overspoelden beide een lage baan om de aarde met duizenden extra stukken van puin en hielp de situatie niet veel. Er zijn oproepen gedaan om de terugkeer van technologie standaard te maken voor toekomstige satellieten, en dit zal van het grootste belang worden met de komst van koppels nano en CubeSats in LEO.
Zon-synchrone baan: dit is een sterk hellende retrograde baan die ervoor zorgt dat de belichtingshoek van de aarde beneden consistent is bij meerdere passen. Hoewel het een behoorlijke hoeveelheid energie kost om een Zon-synchrone baan te bereiken - plus een complexe manoeuvre die bekend staat als een 'hondenbeen' - is dit type baan wenselijk voor aardobservatie-missies. Het is ook een favoriet voor spionagesatellieten en je zult merken dat veel landen die hun eerste satellieten willen plaatsen, het verklaarde doel van 'aardobservatie' zullen gebruiken om hun eigen spionagesatellieten te gebruiken.
Molyina-baan: Een zeer hellende elliptische baan ontworpen door de Russen, een Molyina-baan duurt 12 uur om te voltooien, waarbij de satelliet gedurende 2/3 van zijn baan over een halfrond wordt geplaatst en elke 24 uur wordt teruggestuurd naar hetzelfde geografische punt.
Een semi-synchrone baan: Een 12-uur elliptische baan vergelijkbaar met een Molyina-baan, een semi-synchrone baan heeft de voorkeur van Global Positioning Satellites.
Geosynchrone baan: het eerder genoemde punt 35.786 km boven het aardoppervlak waar een satelliet over een bepaalde lengtegraad gefixeerd blijft.
Geostationaire baan: Plaats een GEO-satelliet in een baan met een baan van nul graden en deze wordt als geostationair beschouwd. Deze locatie, ook wel een Clarke-baan genoemd, is uiterst stabiel en de satellieten die daar worden geplaatst, kunnen miljoenen jaren in een baan om de aarde blijven.
In 2012 werd de EchoStar XVI-satelliet gelanceerd, op weg naar GEO met de tijdcapsuleschijf De laatste foto's om die reden. Het is heel goed mogelijk dat GEO sats over miljoenen jaren de belangrijkste artefacten zijn die overblijven van de beschaving van het begin van de 20e / 21e eeuw.
Lagrange-puntenbanen: de 18e-eeuwse wiskundige Joseph-Louis Lagrange merkte op dat er in elk systeem met drie lichamen verschillende stabiele punten bestaan. Dubbed Lagrange-punten, deze locaties dienen als grote stabiele posities om observatoria te plaatsen. Het Solar Heliospheric Observatory (SOHO) bevindt zich op het L1-punt om een continu zicht op de zon te bieden; de James Webb-ruimtetelescoop is in 2018 op weg naar het L2-punt voorbij de maan. Om op een station in de buurt van een LaGrange-punt te blijven, moet een satelliet een Lissajous- of Halo-baan rond het denkbeeldige Lagrange-punt in de ruimte binnengaan.
Al deze banen hebben voor- en nadelen. Atmosferische weerstand is bijvoorbeeld geen probleem in een geosynchrone baan, maar er zijn verschillende boosts en verplaatsingsmanoeuvres nodig om te bereiken. En zoals bij elk plan, voegt complexiteit ook meer kansen toe dat dingen mislukken, door een satelliet in de verkeerde baan te laten stranden. De Russische Phobos-Grunt-missie onderging een dergelijk lot na de lancering in 2011, toen de bovenste trap van Fregat niet naar behoren functioneerde en het interplanetaire ruimtevaartuig in de baan om de aarde strandde. Phobos-Grunt stortte op 15 januari terug boven de zuidelijke Stille Oceaanth, 2012.
Ruimte is een zware onderneming en het is absoluut noodzakelijk om dingen in de juiste baan te plaatsen!
Zoek je satellieten vanuit je achtertuin? Een geweldige online bron om mee te beginnen in Heavens-Above.
