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2015-11-25 :

人工衛星を おさらいする  477話

昨日、種子島から国産による「下町ロケット H2A」の打ち上げが成功裏に終わった

そこで今回以前にも取り上げた人工衛星についておさらしてみよう

現在、把握できる物だけでも地球上空には、各国あわせて約3000個もの人工衛星が飛び回っている

スパイ衛星等入れると、打ち上げだけでも6000個ともいわれてる。これら人工衛星について少しだけふれてみよう

人工衛星がなぜ、地球軌道を回り続けていられるのか?

これは以前にも取りあげた、地球のもつ万有引力が関係している

物体を平らな地面に水平に投げると引力により必ず地面に落下する

しかしながら地球は丸い。そこで物体の投げるスピードをだんだん上げていくと落下する曲線と地球の外周の曲線が一緒になり,地球から飛び出しもせず、落ちもしないラインにそい、地球上空をまわり続ける公転軌道に乗るのだ

そうなると,空気抵抗がないので永遠に落下し続ける「人工衛星」になる

スペースシャトルからの映像で、宇宙飛行士達が無重力状態のようすを見て、だれもが
地球の引力から解放された、無重力の宇宙空間にいるように錯覚するが、事実は地球の引力により超高速で落下し続けている機体の中にいるのだ
(38万4400km離れた月でさえ地球の引力に引っ張られているのに数百km,水平にすると東京~大阪間位の距離の上空で地球の引力から逃れられる訳がない。宇宙と言うより、むしろ地球の上空を飛んでいるという感じだ)

たとえると100階建てのビルの最上階から下へむかって、ロープが切れ落下していくエレベーターの中にいるような状況が続くのだ 

ここで今話した人工衛星が地球の公転軌道に乗る原理をわかりやすい図にしたのがコレダ

キャプチャ

キャプチャ

又、それら人工衛星の地上からの高度だがまちまちで、スパイ衛星が150~500km、宇宙ステーション,スペースシャトルが3~500km GPS衛星が2万km、静止衛星が3万5千786kmだ

だから何千個もある衛星同士がぶつからないのだ

中にはスパイ衛星のように地上からの指示で高度をあげたり下げたりしている物もある

ほかの衛星がザックリとした高度なのに、静止衛星だけ1km単位なのは、回転を地球と同期しなければならず1日を23時間56分(地球は24時間で1回転してない)のスピードで公転ししかも赤道上空である事が条件だ

高度が3万5千786kmなのは、ケプラーの法則にのっとり算出された数字だ

この二つの条件がそろえば静止衛星となる

BS,CSの放送衛星、気象衛星{ひまわり}等がこれにあたり、これらは日本列島から見ると真南になるボルネオ島上空35786km上空に静止している

このように静止衛星だけが同じ高度、同じ軌道となるので、衝突をさける為それぞれの間隔(距離)は決められている

しかしながら、人工衛星も長い時間の中では軌道も少しづつずれてくる

そのため地上からコントロールして軌道修正をしているが、なんらかの原因でそれが出来なくなると,今回のように墜落騒ぎになるのだ

日本の衛星{はやぶさ}が{イトカワ}から無事、帰還できたのもちゃんと地上から、コントロールして海ではなく予定どうりオーストラリアの砂漠に落下させたのだ 

これで、改めて人工衛星とスペースシャトルの公転軌道の原理を思い出せたかな?






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