Por que os satélites geoestacionários não caem na Terra? Física elementar: por que os satélites não caem na Terra? Por que a ISS não sai de órbita.

A Estação Espacial Internacional (ISS) é um projeto técnico de grande escala e, talvez, o mais complexo em termos de organização implementado na história da humanidade. Todos os dias, centenas de especialistas em todo o mundo trabalham para garantir que a ISS possa cumprir plenamente sua função principal - ser uma plataforma científica para estudar o espaço sideral ilimitado e, claro, nosso planeta.

Quando você assiste às notícias sobre a ISS, muitas perguntas surgem sobre como uma estação espacial geralmente pode operar em condições espaciais extremas, como ela voa em órbita e não cai, como as pessoas podem viver nela sem sofrer com altas temperaturas e radiação solar.

Depois de estudar este assunto e coletar todas as informações em uma pilha, devo admitir, em vez de respostas, recebi ainda mais perguntas.

A que altitude a ISS voa?

A ISS voa na termosfera a uma altitude de aproximadamente 400 km da Terra (para informação, a distância da Terra à Lua é de aproximadamente 370.000 km). A própria termosfera é uma camada atmosférica, que, na verdade, ainda não é bem espaço. Essa camada se estende da Terra a uma distância de 80 km a 800 km.

A peculiaridade da termosfera é que a temperatura aumenta com a altura e ao mesmo tempo pode flutuar significativamente. Acima de 500 km, o nível de radiação solar aumenta, o que pode facilmente desativar equipamentos e afetar negativamente a saúde dos astronautas. Portanto, a ISS não sobe acima de 400 km.

É assim que a ISS se parece da Terra

Qual é a temperatura fora da ISS?

Há muito pouca informação sobre este assunto. Diferentes fontes dizem coisas diferentes. Diz-se que no nível de 150 km a temperatura pode atingir 220-240°, e no nível de 200 km mais de 500°. Acima, a temperatura continua subindo, e no nível de 500-600 km já supostamente ultrapassa 1500°.

Segundo os próprios astronautas, a uma altitude de 400 km, na qual a ISS voa, a temperatura muda constantemente dependendo das condições de luz e sombra. Quando a ISS está na sombra, a temperatura externa cai para -150°, e se estiver sob luz solar direta, a temperatura sobe para +150°. E nem é uma sauna a vapor no banho! Como os astronautas podem estar no espaço sideral a essa temperatura? É possível que um super traje térmico os salve?

Trabalho de astronauta em espaço aberto a +150°

Qual é a temperatura dentro da ISS?

Em contraste com a temperatura externa, dentro da ISS, é possível manter uma temperatura estável e adequada para a vida humana - aproximadamente +23°. E como isso é feito é completamente incompreensível. Se está +150° lá fora, por exemplo, como você consegue resfriar a temperatura dentro da estação, ou vice-versa, e mantê-la constantemente normal?

Como a radiação afeta os astronautas na ISS?

A uma altitude de 400 km, a radiação de fundo é centenas de vezes maior que a da Terra. Portanto, os astronautas da ISS, quando se encontram no lado ensolarado, recebem níveis de radiação várias vezes superiores à dose obtida, por exemplo, em uma radiografia de tórax. E em momentos de explosões poderosas no Sol, os funcionários da estação podem pegar uma dose 50 vezes maior do que o normal. Como eles conseguem trabalhar nessas condições por muito tempo também permanece um mistério.

Como a poeira espacial e os detritos afetam a ISS?

Segundo a NASA, existem cerca de 500.000 grandes detritos em órbita próxima à Terra (partes de estágios gastos ou outras partes de espaçonaves e foguetes) e ainda não se sabe quanto desses pequenos detritos. Todo esse "bem" gira em torno da Terra a uma velocidade de 28 mil km / he por algum motivo não é atraído pela Terra.

Além disso, também existe a poeira cósmica - são todos os tipos de fragmentos de meteoritos ou micrometeoritos, que são constantemente atraídos pelo planeta. Além disso, mesmo que uma partícula de poeira pese apenas 1 grama, ela se transforma em um projétil perfurante capaz de fazer buracos na estação.

Eles dizem que se tais objetos se aproximarem da ISS, os astronautas mudam o curso da estação. Mas pequenos detritos ou poeira não podem ser rastreados, então acontece que a ISS está constantemente em grande perigo. Como os astronautas lidam com isso novamente não está claro. Acontece que todos os dias eles arriscam muito a vida.

O buraco no ônibus espacial Endeavour STS-118 de detritos espaciais caindo parece um buraco de bala

Por que a ISS não cai?

Várias fontes escrevem que a ISS não cai devido à fraca gravidade da Terra e à velocidade espacial da estação. Ou seja, girando em torno da Terra a uma velocidade de 7,6 km/s (para informação - o período de revolução da ISS ao redor da Terra é de apenas 92 minutos e 37 segundos), a ISS, por assim dizer, erra constantemente e não cai . Além disso, a ISS possui motores que permitem ajustar constantemente a posição do colosso de 400 toneladas.

Um dos maiores patrimônios da humanidade é a Estação Espacial Internacional, ou ISS. Vários estados se uniram para sua criação e operação em órbita: Rússia, alguns países europeus, Canadá, Japão e EUA. Este aparato atesta que muito pode ser alcançado se os países cooperarem constantemente. Todas as pessoas do planeta conhecem esta estação e muitos se perguntam a que altitude a ISS voa e em que órbita. Quantos astronautas estiveram lá? É verdade que os turistas são permitidos lá? E isso não é tudo o que é interessante para a humanidade.

Estrutura da estação

A ISS consiste em quatorze módulos, que contêm laboratórios, armazéns, banheiros, quartos, despensas. A estação ainda tem uma academia com equipamentos de ginástica. Todo o complexo é movido a energia solar. Eles são enormes, do tamanho de um estádio.

Curiosidades sobre a ISS

Durante seu trabalho, a estação causou muita admiração. Este aparato é a maior conquista das mentes humanas. Por seu design, propósito e características, pode ser chamado de perfeição. Claro, talvez em 100 anos na Terra eles comecem a construir naves espaciais de um plano diferente, mas até agora, hoje, esse aparelho é propriedade da humanidade. Isso é evidenciado pelos seguintes fatos sobre a ISS:

1. Durante sua existência, cerca de duzentos astronautas visitaram a ISS. Também havia turistas que simplesmente voavam para olhar o Universo de uma altura orbital.
2. A estação é visível da Terra a olho nu. Essa estrutura é a maior entre os satélites artificiais e pode ser facilmente vista da superfície do planeta sem qualquer dispositivo de aumento. Existem mapas nos quais você pode ver a que horas e quando o aparelho sobrevoa as cidades. Com eles, fica fácil encontrar informações sobre a sua localidade: veja os horários dos voos sobre a região.
3. Para montar a estação e mantê-la em condições de funcionamento, os astronautas foram ao espaço sideral mais de 150 vezes, passando ali cerca de mil horas.
4. O aparelho é operado por seis astronautas. O sistema de suporte à vida garante a presença contínua de pessoas na estação desde o primeiro lançamento.
5. A Estação Espacial Internacional é um lugar único onde uma grande variedade de experimentos de laboratório são realizados. Os cientistas fazem descobertas únicas no campo da medicina, biologia, química e física, fisiologia e observações meteorológicas, bem como em outras áreas da ciência.
6. O dispositivo utiliza painéis solares gigantes, cujo tamanho atinge a área do campo de futebol com suas end zones. Seu peso é de quase trezentos mil quilos.
7. As baterias são capazes de garantir totalmente o funcionamento da estação. Seu trabalho é monitorado de perto.
8. A estação possui uma mini-casa equipada com dois banheiros e uma academia.
9. O voo é monitorado da Terra. Programas que consistem em milhões de linhas de código foram desenvolvidos para controle.

astronautas

Desde dezembro de 2017, a tripulação da ISS é composta pelos seguintes astrônomos e astronautas:

• Anton Shkaplerov - comandante ISS-55. Ele visitou a estação duas vezes - em 2011-2012 e em 2014-2015. Por 2 voos, ele morou na estação por 364 dias.
• Skeet Tingle - Engenheiro de voo, astronauta da NASA. Este astronauta não tem experiência em voos espaciais.
• Norishige Kanai é um astronauta e engenheiro de vôo japonês.
• Alexandre Misurkin. O seu primeiro voo foi realizado em 2013 com uma duração de 166 dias.
• Makr Vande Hay não tem experiência de voo.
• José Akaba. O primeiro voo foi realizado em 2009 como parte do Discovery, e o segundo voo foi realizado em 2012.

terra do espaço

Do espaço sideral, vistas únicas se abrem para a Terra. Isso é evidenciado por fotos, vídeos de astronautas e cosmonautas. Você pode ver o trabalho da estação, paisagens espaciais se assistir a transmissões online da estação ISS. No entanto, algumas câmeras são desligadas devido a trabalhos técnicos.

A atmosfera do nosso planeta nos protege da radiação ultravioleta e de numerosos meteoritos que se aproximam da Terra. A maioria deles queima completamente nas camadas densas da atmosfera, assim como detritos espaciais caindo da órbita. Mas essa circunstância é um problema para a indústria espacial, porque os astronautas não devem apenas ser colocados em órbita, mas também devolvidos. Mas os astronautas estão concluindo com segurança sua estada na Estação Espacial Internacional, retornando em cápsulas especiais que não queimam na atmosfera. Hoje veremos porque isso acontece.

Naves espaciais, como objetos extraterrestres, sofrem com os efeitos nocivos da atmosfera. Com a resistência aerodinâmica das camadas de gás da atmosfera, a superfície de qualquer corpo que se move a uma velocidade significativa aquece até valores críticos. Portanto, os designers tiveram que fazer muitos esforços para resolver esse problema. A tecnologia para proteger a tecnologia espacial de tal impacto é chamada de proteção ablativa. Inclui uma camada superficial à base de compostos contendo amianto, que é aplicada na parte externa da aeronave e parcialmente destruída, mas permite manter a própria espaçonave intacta.

O retorno dos astronautas da ISS para a Terra ocorre em uma cápsula especial, localizada na espaçonave Soyuz. Depois de desacoplar da ISS, a nave começa a se mover em direção à Terra e, a uma altitude de cerca de 140 quilômetros, se divide em três partes. Os compartimentos agregados instrumentais e domésticos da espaçonave Soyuz queimam completamente na atmosfera, mas o veículo de descida com astronautas tem uma camada protetora e continua a se mover. Aproximadamente a uma altitude de cerca de 8,5 quilômetros, um paraquedas de frenagem é liberado, o que diminui significativamente a velocidade e prepara o aparelho para o pouso.

Se você olhar as fotos das cápsulas com os astronautas após o pouso, verá que elas são quase pretas e têm marcas de queimaduras como resultado de voar pelas camadas da atmosfera.

Ou por que os satélites não caem? A órbita de um satélite é um delicado equilíbrio entre inércia e gravidade. A força da gravidade puxa continuamente o satélite em direção à Terra, enquanto a inércia do satélite tende a manter seu movimento em linha reta. Se não houvesse gravidade, a inércia do satélite o enviaria diretamente da órbita da Terra para o espaço sideral. No entanto, em todos os pontos da órbita, a gravidade mantém o satélite conectado.

Para alcançar um equilíbrio entre inércia e gravidade, o satélite deve ter uma velocidade estritamente definida. Se voar muito rápido, a inércia supera a gravidade e o satélite sai de órbita. (O cálculo da chamada segunda velocidade espacial, que permite ao satélite deixar a órbita da Terra, desempenha um papel importante no lançamento de estações espaciais interplanetárias.) Se o satélite estiver se movendo muito devagar, a gravidade vencerá a luta contra a inércia e o satélite cairá na Terra. Foi exatamente o que aconteceu em 1979, quando a estação espacial americana Skylab começou a descer devido à crescente resistência das camadas superiores da atmosfera terrestre. Tendo caído nas pinças de ferro da gravidade, a estação logo caiu na Terra.

Velocidade e distância

Como a gravidade da Terra enfraquece com a distância, a velocidade necessária para manter um satélite em órbita muda com a altitude. Os engenheiros podem calcular a velocidade e a altura que um satélite precisa para orbitar. Por exemplo, um satélite geoestacionário, sempre localizado acima do mesmo ponto da superfície terrestre, deve realizar uma revolução em 24 horas (que corresponde ao tempo de uma revolução da Terra em torno de seu eixo) a uma altitude de 357 quilômetros.

Gravidade e inércia

O equilíbrio de um satélite entre a gravidade e a inércia pode ser simulado girando uma carga em uma corda amarrada a ela. A inércia da carga tende a afastá-la do centro de rotação, enquanto a tensão da corda, atuando como gravidade, mantém a carga em uma órbita circular. Se a corda for cortada, a carga voará ao longo de uma trajetória reta perpendicular ao raio de sua órbita.