अभी पृथ्वी की कक्षा में 1,000 से अधिक कृत्रिम उपग्रह हैं। वे विभिन्न प्रकार के कार्य करते हैं और उनके अलग-अलग डिज़ाइन होते हैं। लेकिन उनमें एक बात समान है - उपग्रह ग्रह के चारों ओर घूमते हैं और गिरते नहीं हैं।

त्वरित स्पष्टीकरण

दरअसल, गुरुत्वाकर्षण के कारण उपग्रह हर समय पृथ्वी पर गिरते हैं। लेकिन वे हमेशा चूक जाते हैं, क्योंकि उनके पास लॉन्च के समय जड़ता द्वारा निर्धारित पार्श्व गति होती है।

किसी उपग्रह का पृथ्वी के चारों ओर घूमना उसका निरंतर घटता हुआ अतीत है।

स्पष्टीकरण

यदि आप गेंद को हवा में फेंकते हैं तो गेंद वापस नीचे आ जाती है। यह है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण- वही बल जो हमें पृथ्वी पर रखता है और बाहरी अंतरिक्ष में उड़ने से रोकता है।

उपग्रहों को रॉकेट द्वारा कक्षा में प्रक्षेपित किया जाता है। रॉकेट को तेज़ होना चाहिए 29,000 किमी/घंटा तक! यह मजबूत गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाने और पृथ्वी के वायुमंडल से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त तेज़ है। एक बार जब रॉकेट पृथ्वी के ऊपर वांछित बिंदु पर पहुंच जाता है, तो वह उपग्रह को छोड़ देता है।

उपग्रह गति में बने रहने के लिए रॉकेट से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करता है। इस आंदोलन को कहा जाता है आवेग.

लेकिन कोई उपग्रह कक्षा में कैसे रहता है? क्या वह सीधे अंतरिक्ष में नहीं उड़ जाएगा?

ज़रूरी नहीं। यहां तक ​​कि जब उपग्रह हजारों किलोमीटर दूर होता है, तब भी पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण उस पर खींचता है। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण, रॉकेट के संवेग के साथ मिलकर, उपग्रह को पृथ्वी के चारों ओर एक वृत्ताकार पथ का अनुसरण करने के लिए प्रेरित करता है - की परिक्रमा.

जब कोई उपग्रह कक्षा में होता है, तो उसके संवेग और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल के बीच एक आदर्श संतुलन होता है। लेकिन यह संतुलन बनाना काफी कठिन है।

कोई वस्तु पृथ्वी के जितनी करीब होती है गुरुत्वाकर्षण उतना ही अधिक मजबूत होता है। और पृथ्वी की परिक्रमा करने वाले उपग्रहों को कक्षा में बने रहने के लिए बहुत तेज़ गति से यात्रा करनी होगी।

उदाहरण के लिए, NOAA-20 उपग्रह पृथ्वी से केवल कुछ सौ किलोमीटर ऊपर परिक्रमा करता है। कक्षा में बने रहने के लिए इसे 27,300 किमी/घंटा की गति से यात्रा करनी होगी।

दूसरी ओर, NOAA का GOES-ईस्ट उपग्रह 35,405 किमी की ऊंचाई पर पृथ्वी की परिक्रमा करता है। गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाने और कक्षा में बने रहने के लिए इसे लगभग 10,780 किमी/घंटा की गति की आवश्यकता होती है।

आईएसएस 400 किमी की ऊंचाई पर स्थित है, इसलिए इसकी गति 27,720 किमी/घंटा है

उपग्रह सैकड़ों वर्षों तक कक्षा में रह सकते हैं, इसलिए हमें उनके पृथ्वी पर गिरने के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है।

आज हम सुबह या शाम को अपने घर से बाहर निकल सकते हैं और एक चमकदार अंतरिक्ष स्टेशन को ऊपर उड़ते हुए देख सकते हैं। हालाँकि अंतरिक्ष यात्रा आधुनिक दुनिया का एक आम हिस्सा बन गई है, लेकिन कई लोगों के लिए अंतरिक्ष और उससे जुड़े मुद्दे एक रहस्य बने हुए हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, बहुत से लोग यह नहीं समझते हैं कि उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते और अंतरिक्ष में उड़ जाते हैं?

प्राथमिक भौतिकी

यदि हम एक गेंद को हवा में फेंकते हैं, तो वह जल्द ही पृथ्वी पर वापस आ जाएगी, किसी भी अन्य वस्तु की तरह, जैसे हवाई जहाज, गोली या गुब्बारा।

यह समझने के लिए कि कम से कम सामान्य परिस्थितियों में एक अंतरिक्ष यान बिना गिरे पृथ्वी की परिक्रमा करने में सक्षम क्यों है, हमें एक विचार प्रयोग करने की आवश्यकता है। कल्पना कीजिए कि आप उस पर हैं लेकिन वहां कोई हवा या वातावरण नहीं है। हमें हवा से छुटकारा पाना होगा ताकि हम अपने मॉडल को यथासंभव सरल बना सकें। अब, यह समझने के लिए कि उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते, आपको मानसिक रूप से बंदूक के साथ एक ऊंचे पहाड़ की चोटी पर चढ़ना होगा।

चलिए एक प्रयोग करते हैं

हम बंदूक की नाल को बिल्कुल क्षैतिज रूप से निशाना बनाते हैं और पश्चिमी क्षितिज की ओर गोली चलाते हैं। प्रक्षेप्य तेज गति से थूथन से बाहर निकलेगा और पश्चिम की ओर जाएगा। जैसे ही प्रक्षेप्य बैरल से बाहर निकलेगा, यह ग्रह की सतह के करीब आना शुरू कर देगा।

जैसे ही तोप का गोला तेजी से पश्चिम की ओर बढ़ेगा, वह पहाड़ की चोटी से कुछ दूरी पर जमीन से टकराएगा। यदि हम बंदूक की शक्ति बढ़ाते रहेंगे तो प्रक्षेप्य फायरिंग बिंदु से काफी दूर जमीन पर गिरेगा। चूँकि हमारा ग्रह एक गेंद के आकार का है, हर बार जब कोई गोली थूथन से निकलती है, तो वह और गिर जाएगी क्योंकि ग्रह भी अपनी धुरी पर घूमता रहता है। यही कारण है कि गुरुत्वाकर्षण के कारण उपग्रह पृथ्वी पर नहीं गिरते हैं।

चूँकि यह एक सोचा-समझा प्रयोग है, हम बंदूक की आग को और अधिक शक्तिशाली बना सकते हैं। आख़िरकार, हम ऐसी स्थिति की कल्पना कर सकते हैं जिसमें प्रक्षेप्य ग्रह के समान गति से चलता है।

इस गति से, हवा के प्रतिरोध को धीमा किए बिना, प्रक्षेप्य हमेशा पृथ्वी की परिक्रमा करता रहेगा क्योंकि यह लगातार ग्रह की ओर गिरता रहेगा, लेकिन पृथ्वी भी उसी गति से गिरती रहेगी, मानो प्रक्षेप्य से "बच" रही हो। इस स्थिति को मुक्त पतन कहते हैं।

अभ्यास पर

वास्तविक जीवन में, सब कुछ उतना सरल नहीं है जितना हमारे विचार प्रयोग में है। अब हमें वायु प्रतिरोध से निपटना है, जिसके कारण प्रक्षेप्य धीमा हो जाता है, जिससे अंततः कक्षा में बने रहने और पृथ्वी पर गिरने से बचने के लिए आवश्यक गति खत्म हो जाती है।

पृथ्वी की सतह से कई सौ किलोमीटर की दूरी पर भी, अभी भी कुछ वायु प्रतिरोध है जो उपग्रहों और अंतरिक्ष स्टेशनों पर कार्य करता है और उन्हें धीमा कर देता है। यह खिंचाव अंततः अंतरिक्ष यान या उपग्रह को वायुमंडल में प्रवेश करने का कारण बनता है, जहां हवा के साथ घर्षण के कारण यह आमतौर पर जल जाता है।

यदि अंतरिक्ष स्टेशनों और अन्य उपग्रहों में उन्हें कक्षा में ऊपर धकेलने के लिए त्वरण नहीं होता, तो वे सभी असफल रूप से पृथ्वी पर गिर जाते। इस प्रकार, उपग्रह की गति को समायोजित किया जाता है ताकि वह ग्रह की ओर उसी गति से गिरे जिस गति से ग्रह उपग्रह से दूर जाता है। यही कारण है कि उपग्रह पृथ्वी पर नहीं गिरते।

ग्रहों की परस्पर क्रिया

यही प्रक्रिया हमारे चंद्रमा पर भी लागू होती है, जो पृथ्वी के चारों ओर मुक्त कक्षा में घूमता है। हर सेकंड, चंद्रमा लगभग 0.125 सेमी पृथ्वी के करीब आता है, लेकिन साथ ही, हमारे गोलाकार ग्रह की सतह चंद्रमा से बचते हुए समान दूरी तक खिसक जाती है, इसलिए वे एक दूसरे के सापेक्ष अपनी कक्षाओं में बने रहते हैं।

कक्षाओं या मुक्त गिरावट के बारे में कुछ भी जादुई नहीं है; वे केवल यह बताते हैं कि उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते हैं। यह सिर्फ गुरुत्वाकर्षण और गति है। लेकिन यह अविश्वसनीय रूप से दिलचस्प है, अंतरिक्ष से जुड़ी हर चीज़ की तरह।

चित्रण कॉपीराइटगेटी इमेजेज

पृथ्वी की निचली कक्षा में अंतरिक्ष मलबे की मात्रा लगातार बढ़ रही है। स्तंभकार ने यह पता लगाने का निर्णय लिया कि जब निष्क्रिय उपग्रह पृथ्वी पर गिरते हैं तो क्या होता है। जर्मन वैज्ञानिक इस समस्या का अध्ययन कर रहे हैं.

जिस इमारत में विलेम्स मुझे "सबसे दिलचस्प चीजें" दिखाने जा रहे हैं, वह कोलोन में स्थित जर्मन एविएशन एंड स्पेस सेंटर (डीएलआर) के वायुगतिकीय अनुसंधान संस्थान की है।

विलेम्स एक विशाल पुराने रिमोट कंट्रोल के साथ पवन सुरंग नियंत्रण केंद्र को भी सूचीबद्ध करता है, जिसमें कई सेंसर, स्विच और बटन हैं, "सबसे दिलचस्प नहीं"।

एक विशाल विस्फोट-रोधी दरवाजे से गुजरते हुए, हम एक खिड़की रहित कमरे में प्रवेश करते हैं। दीवारें कालिख से सनी हुई हैं और हवा में बारूद की गंध साफ़ महसूस होती है.

यहां रॉकेट इंजनों का वायुगतिकीय परीक्षण किया जाता है।

लेकिन यह, जैसा कि यह पता चला है, सबसे दिलचस्प नहीं है।

विलेम्स ने कोलोन केंद्र की पवन सुरंगों में से एक में अपना "सबसे दिलचस्प" प्रयोग किया। यह पृथ्वी की कक्षा से एक उपग्रह के प्रस्थान का अनुकरण करता है।

विलेम्स बताते हैं, "अभी बड़ी संख्या में कृत्रिम उपग्रह पृथ्वी का चक्कर लगा रहे हैं, और वे सभी देर-सबेर कक्षा छोड़ देंगे।"

क्या उपग्रह का मलबा जो वायुमंडल में नहीं जला, किसी चीज़ पर गिर सकता है - या किसी पर?

"जब अंतरिक्ष यान वायुमंडल में प्रवेश करते हैं, तो वे नष्ट हो जाते हैं। हम इस बात में रुचि रखते हैं कि उनके टुकड़ों के जीवित रहने की कितनी संभावना है।"

दूसरे शब्दों में, क्या खर्च किए गए उपग्रहों का मलबा, जो वायुमंडल में नहीं जला, पृथ्वी पर किसी चीज़ - या किसी - पर गिर सकता है?

कंक्रीट के फर्श पर स्थापित पवन सुरंग, जिसे विलेम्स के प्रयोगों के लिए आवंटित किया गया था, एक स्टीमर से जुड़े एक विशाल, आधे-अलग-अलग वैक्यूम क्लीनर जैसा दिखता है।

चमकदार इकाई पाइप और बिजली के तारों के जाल से ढकी हुई है। आमतौर पर, इस पाइप का उपयोग सुपरसोनिक और हाइपरसोनिक विमानों के मॉडल के माध्यम से उड़ाने के लिए किया जाता है - इसमें निर्मित वायु प्रवाह की गति ध्वनि की गति से 11 गुना अधिक हो सकती है।

अधिक से अधिक उपग्रह आकाश से गिरेंगे

"पाइप" स्वयं दो मीटर ऊंचा एक गोलाकार धातु कक्ष है, जिसके अंदर शुद्ध करने के लिए मॉडल विशेष क्लैंप में सुरक्षित होते हैं।

लेकिन विलेम्स को क्लैंप की आवश्यकता नहीं है - वह बस वस्तुओं को एक पाइप में फेंक देता है जिसके माध्यम से हवा लगभग 3000 किमी/घंटा (जो ध्वनि की गति से दोगुनी है) की गति से विपरीत दिशा में बहती है।

चित्रण कॉपीराइटगेटी इमेजेजतस्वीर का शीर्षक एक नियम के रूप में, उपग्रह वायुमंडल में प्रवेश करते ही नष्ट हो जाते हैं।

इस प्रकार, पृथ्वी के वायुमंडल से होकर गुजरने वाले उपग्रह की उड़ान का अनुकरण किया जाता है।

विलेम्स कहते हैं, "हम वस्तुओं को वायु प्रवाह में डालते हैं यह देखने के लिए कि वे नकली मुक्त गिरावट में कैसा व्यवहार करते हैं।"

"प्रत्येक प्रयोग की अवधि केवल 0.2 सेकंड है, लेकिन यह कई तस्वीरें और आवश्यक माप लेने के लिए पर्याप्त समय है।"

प्रयोगों के दौरान प्राप्त डेटा को कंप्यूटर मॉडल में दर्ज किया जाएगा, जिससे कक्षा छोड़ते समय अंतरिक्ष यान के व्यवहार की अधिक सटीक भविष्यवाणी करना संभव होगा। ( इस वीडियो में डी.एल.आरपृथ्वी के वायुमंडल में रोसैट उपग्रह के विनाश का अनुकरण किया गया था।)

वर्तमान में पृथ्वी की कक्षा में कक्षीय मलबे के लगभग 500,000 टुकड़े हैं, जिनमें छोटे धातु के टुकड़ों से लेकर बसों के आकार के पूरे अंतरिक्ष यान तक शामिल हैं, जैसे कि यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी का एनविसैट उपग्रह, जिसने अप्रैल 2012 में अचानक काम करना बंद कर दिया था।

ब्रिटेन के साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय में विमान और रॉकेट विज्ञान के वरिष्ठ व्याख्याता ह्यू लुईस कहते हैं, "कुल मिलाकर, मलबे के टुकड़ों की संख्या, जिनके प्रक्षेप पथ पर हम नज़र रख रहे हैं, बढ़ रही है।"

जैसे-जैसे कक्षीय मलबे की मात्रा बढ़ती है, ऑपरेटिंग उपग्रहों या मानवयुक्त अंतरिक्ष यान के साथ टकराव की संभावना भी बढ़ जाएगी।

कक्षीय मलबे की समस्या लंबे समय तक प्रासंगिक रहेगी

पहले से ही, इस कारण से, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन की कक्षा को समय-समय पर समायोजित करना पड़ता है।

लुईस ने कहा, "अंतरिक्ष अन्वेषण की शुरुआत के बाद से बेकार वाहनों के टुकड़े डी-ऑर्बिटिंग कर रहे हैं। आमतौर पर, एक बड़ी वस्तु हर तीन से चार दिनों में एक बार वायुमंडल में प्रवेश करती है, और यह समस्या लंबे समय तक प्रासंगिक रहेगी।"

यद्यपि वायुमंडल में उपग्रह अतिभार और उच्च तापमान के कारण नष्ट हो जाते हैं, कुछ बड़े मलबे अपेक्षाकृत बरकरार रहते हुए पृथ्वी पर गिर जाते हैं।

लुईस कहते हैं, "उदाहरण के लिए, ईंधन टैंक। कुछ अंतरिक्ष यान का आकार छोटी कार के आकार का होता है।"

चित्रण कॉपीराइटगेटी इमेजेजतस्वीर का शीर्षक अधिकांश खर्च किए गए उपग्रहों को डीऑर्बिट किया जाता है ताकि वे निर्जन समुद्री क्षेत्रों के वायुमंडल में विघटित हो जाएं।

हालाँकि विलेम्स कारों को पवन सुरंग में नहीं फेंकते हैं, उनका लक्ष्य यह देखना है कि नष्ट होने पर बड़ी वस्तुएँ कैसे व्यवहार करती हैं, और उनके कौन से टुकड़े सैद्धांतिक रूप से पृथ्वी की सतह तक पहुँच सकते हैं।

वह बताते हैं, "एक घटक के चारों ओर प्रवाह उसके पड़ोसियों के आसपास प्रवाह को प्रभावित करता है। यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे पृथ्वी पर व्यक्तिगत रूप से गिरते हैं या एक समूह के रूप में, वायुमंडल में उनके पूर्ण दहन की संभावना की डिग्री भी बदलती है।"

लेकिन अगर अंतरिक्ष का मलबा इतनी बार कक्षा से निकलता है, तो उसका मलबा घरों की छतों से टूटकर हमारे सिर पर क्यों नहीं गिरता?

ज्यादातर मामलों में, उत्तर यह है कि खर्च किए गए उपग्रहों को अवशिष्ट ऑनबोर्ड ईंधन का उपयोग करके जानबूझकर डीऑर्बिट किया जाता है।

इस बात की संभावना बेहद कम है कि उपग्रह का कोई टुकड़ा आप पर गिरेगा

इस मामले में, अवतरण प्रक्षेप पथ की गणना इस तरह की जाती है कि उपग्रह महासागरों के निर्जन क्षेत्रों के वायुमंडल में जल जाएं।

लेकिन अनियोजित डीऑर्बिट्स कहीं अधिक बड़ा ख़तरा पैदा करते हैं।

ऐसे नवीनतम मामलों में से एक 2011 में अमेरिकी अंतरिक्ष एजेंसी नासा के ऊपरी वायुमंडल अनुसंधान उपग्रह (यूएआरएस) का अनियोजित डीऑर्बिट था।

इस तथ्य के बावजूद कि पृथ्वी का 70% हिस्सा महासागरों से ढका हुआ है और भूमि के बड़े क्षेत्र अभी भी बहुत कम आबादी वाले हैं, नासा के अनुमान के अनुसार, यूएआरएस के गिरने से पृथ्वी पर विनाश होने की संभावना 2,500 में से 1 थी, लुईस नोट करते हैं।

वे कहते हैं, "यह बहुत ज़्यादा प्रतिशत है - हमें तब चिंता होने लगती है जब जनसंख्या के लिए संभावित ख़तरा 10,000 में से 1 होता है।"

"हम इस तथ्य के बारे में बात नहीं कर रहे हैं कि उपग्रह का एक टुकड़ा आप पर गिरेगा - इसकी संभावना नगण्य है। हमारा तात्पर्य इस संभावना से है कि यह सैद्धांतिक रूप से किसी पर गिरेगा।"

यह देखते हुए कि हर साल दुनिया भर में कार दुर्घटनाओं में दस लाख से अधिक लोग मारे जाते हैं, कक्षीय मलबे के एक टुकड़े के पृथ्वी पर महत्वपूर्ण विनाश का कारण बनने की संभावना बहुत कम है।

जितने अधिक उपग्रह कक्षा में स्थापित किये जायेंगे, उतने ही अधिक उपग्रह इसे छोड़ देंगे

और फिर भी इसे उपेक्षित नहीं किया गया है, क्योंकि संयुक्त राष्ट्र समझौतों के अनुसार अंतरिक्ष यान लॉन्च करने वाला देश, ऐसी गतिविधियों से होने वाले किसी भी नुकसान के लिए कानूनी और वित्तीय जिम्मेदारी वहन करता है।

इस कारण से, अंतरिक्ष एजेंसियां ​​कक्षा से गिरने वाली वस्तुओं से जुड़े जोखिमों को कम करने का प्रयास करती हैं।

डीएलआर के प्रयोगों से वैज्ञानिकों को अंतरिक्ष मलबे के व्यवहार को बेहतर ढंग से समझने और अधिक बारीकी से निगरानी करने में मदद मिलेगी, जिसमें अनियोजित डीऑर्बिट भी शामिल है।

अंतरिक्ष प्रक्षेपण की लागत धीरे-धीरे कम हो रही है, और उपग्रह अधिक से अधिक छोटे होते जा रहे हैं, इसलिए आने वाले दशकों में उनकी संख्या में वृद्धि ही होगी।

लुईस कहते हैं, "मानवता तेजी से अंतरिक्ष का उपयोग कर रही है, लेकिन कक्षीय मलबे की समस्या बदतर होती जा रही है। जैसे-जैसे अधिक उपग्रह कक्षा में स्थापित किए जाएंगे, और अधिक उपग्रह इससे हटाए जाएंगे।"

दूसरे शब्दों में, यद्यपि अंतरिक्ष यान के मलबे की चपेट में आने की संभावना नगण्य बनी हुई है, अधिक से अधिक उपग्रह आकाश से गिरेंगे।

पृथ्वी की निचली कक्षा में प्रक्षेपित कोई भी वस्तु हमेशा के लिए वहाँ नहीं रह सकती।

या उपग्रह क्यों नहीं गिरते? उपग्रह की कक्षा जड़ता और गुरुत्वाकर्षण के बीच एक नाजुक संतुलन है। गुरुत्वाकर्षण बल लगातार उपग्रह को पृथ्वी की ओर खींचता है, जबकि उपग्रह की जड़ता उसकी गति को सीधी बनाए रखती है। यदि गुरुत्वाकर्षण न होता, तो उपग्रह की जड़ता उसे पृथ्वी की कक्षा से सीधे बाहरी अंतरिक्ष में भेज देती। हालाँकि, कक्षा में प्रत्येक बिंदु पर, गुरुत्वाकर्षण उपग्रह को बांधे रखता है।

जड़ता और गुरुत्वाकर्षण के बीच संतुलन हासिल करने के लिए, उपग्रह की एक कड़ाई से परिभाषित गति होनी चाहिए। यदि यह बहुत तेजी से उड़ता है, तो जड़ता गुरुत्वाकर्षण पर हावी हो जाती है और उपग्रह कक्षा छोड़ देता है। (तथाकथित दूसरे पलायन वेग की गणना, जो एक उपग्रह को पृथ्वी की कक्षा छोड़ने की अनुमति देता है, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष स्टेशनों के प्रक्षेपण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।) यदि उपग्रह बहुत धीमी गति से चलता है, तो गुरुत्वाकर्षण जड़ता के खिलाफ लड़ाई जीत जाएगा और उपग्रह जीत जाएगा पृथ्वी पर गिरना. ठीक ऐसा ही 1979 में हुआ था, जब पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों के बढ़ते प्रतिरोध के परिणामस्वरूप अमेरिकी कक्षीय स्टेशन स्काईलैब का पतन शुरू हो गया था। गुरुत्वाकर्षण की लौह पकड़ में फंसकर स्टेशन जल्द ही पृथ्वी पर गिर गया।

गति और दूरी

क्योंकि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण दूरी के साथ कमजोर होता जाता है, उपग्रह को कक्षा में बनाए रखने के लिए आवश्यक गति ऊंचाई के साथ बदलती रहती है। इंजीनियर यह गणना कर सकते हैं कि किसी उपग्रह को कितनी तेजी से और कितनी ऊंचाई पर परिक्रमा करनी चाहिए। उदाहरण के लिए, एक भूस्थैतिक उपग्रह, जो हमेशा पृथ्वी की सतह पर एक ही बिंदु से ऊपर स्थित होता है, को 357 किलोमीटर की ऊंचाई पर 24 घंटे में एक कक्षा (जो अपनी धुरी के चारों ओर पृथ्वी की एक परिक्रमा के समय के अनुरूप होती है) बनानी होगी।

गुरुत्वाकर्षण और जड़ता

गुरुत्वाकर्षण और जड़ता के बीच एक उपग्रह के संतुलन को उससे जुड़ी रस्सी पर वजन घुमाकर अनुकरण किया जा सकता है। भार की जड़ता उसे घूर्णन के केंद्र से दूर ले जाती है, जबकि रस्सी का तनाव, गुरुत्वाकर्षण के रूप में कार्य करते हुए, भार को एक गोलाकार कक्षा में रखता है। यदि रस्सी काट दी जाती है, तो भार अपनी कक्षा की त्रिज्या के लंबवत सीधे पथ पर उड़ जाएगा।

सरल प्रश्न. एनसाइक्लोपीडिया एंटोनेट्स व्लादिमीर अलेक्जेंड्रोविच के समान एक पुस्तक

उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते?

इस प्रश्न का उत्तर स्कूल में दिया जाता है। साथ ही, वे आमतौर पर यह भी बताते हैं कि भारहीनता कैसे उत्पन्न होती है। यह सब सांसारिक जीवन के अनुभव पर आधारित अंतर्ज्ञान के साथ इतना असंगत है कि इसे समझना मुश्किल है। और इसलिए, जब स्कूली ज्ञान नष्ट हो जाता है (ऐसा शैक्षणिक शब्द भी है - "अवशिष्ट ज्ञान"), तो लोगों को फिर से आश्चर्य होता है कि उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते हैं और उड़ान के दौरान अंतरिक्ष यान के अंदर भारहीनता उत्पन्न होती है।

वैसे, अगर हम इन सवालों का जवाब दे सकते हैं, तो साथ ही हम खुद भी स्पष्ट कर लेंगे कि चंद्रमा पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरता है, और पृथ्वी, बदले में, सूर्य पर नहीं गिरती है, हालांकि गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी पर सूर्य का प्रभाव बहुत बड़ा है - लगभग 3. 6 अरब अरब टन। वैसे, 75 किलोग्राम वजन वाला व्यक्ति सूर्य द्वारा लगभग 50 ग्राम बल से आकर्षित होता है।

पिंडों की गति बहुत उच्च सटीकता के साथ न्यूटन के नियमों का पालन करती है। इन कानूनों के अनुसार, दो परस्पर क्रिया करने वाले निकाय, जो किसी भी बाहरी ताकतों से प्रभावित नहीं होते हैं, एक दूसरे के सापेक्ष तभी आराम कर सकते हैं जब उनकी बातचीत की ताकतें संतुलित हों। हम पृथ्वी की सतह पर गतिहीन खड़े रहने का प्रबंधन करते हैं क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल की भरपाई हमारे शरीर की सतह पर पृथ्वी की सतह के दबाव के बल से होती है। साथ ही, पृथ्वी और हमारा शरीर विकृत हो जाता है, जिसके कारण हमें भारीपन महसूस होता है। उदाहरण के लिए, यदि हम किसी प्रकार का भार उठाना शुरू करते हैं, तो हम मांसपेशियों में तनाव और शरीर की विकृति के माध्यम से इसका भार महसूस करेंगे, जिसके माध्यम से भार जमीन पर टिका होता है।

यदि बलों का ऐसा कोई मुआवजा नहीं है, तो शरीर एक दूसरे के सापेक्ष गति करना शुरू कर देते हैं। इस गति की गति हमेशा परिवर्तनशील होती है, और गति का परिमाण और उसकी दिशा दोनों बदल सकते हैं। अब कल्पना करें कि हमने किसी पिंड की गति को पृथ्वी की सतह के समानांतर निर्देशित करते हुए उसे तेज कर दिया है। यदि प्रारंभिक गति 7.9 किमी/सेकंड से कम थी, यानी तथाकथित पहली ब्रह्मांडीय गति से कम, तो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में शरीर की गति परिमाण और दिशा दोनों में बदलना शुरू हो जाएगी, और यह निश्चित रूप से गिर जाएगी धरती। यदि त्वरण गति 11.2 किमी/सेकंड से अधिक थी, यानी, दूसरी ब्रह्मांडीय गति, तो शरीर उड़ जाएगा और पृथ्वी पर कभी नहीं लौटेगा।

यदि गति पहले से अधिक थी, लेकिन दूसरे ब्रह्मांडीय वेग से कम थी, तो जब शरीर चलता है, तो केवल वेग की दिशा बदल जाएगी, और परिमाण स्थिर रहेगा। जैसा कि आप समझते हैं, यह तभी संभव है जब शरीर एक बंद वृत्त में चलता है, जिसका व्यास जितना बड़ा होता है गति दूसरी ब्रह्मांडीय गति के उतनी ही करीब होती है। इसका मतलब यह है कि पिंड पृथ्वी का कृत्रिम उपग्रह बन गया है। कुछ शर्तों के तहत, आंदोलन एक गोलाकार पथ के साथ नहीं, बल्कि एक लंबे अण्डाकार पथ के साथ होगा।

यदि पृथ्वी के क्षेत्र में किसी पिंड को पृथ्वी को सूर्य से जोड़ने वाले खंड की लंबवत दिशा में 42 किमी/सेकेंड की गति से त्वरित किया जाता है, तो यह सौर मंडल को हमेशा के लिए छोड़ देगा। पृथ्वी की कक्षीय गति केवल 29 किमी/सेकेंड है, इसलिए, सौभाग्य से, यह न तो सूर्य से दूर उड़ सकती है और न ही उस पर गिर सकती है और हमेशा उसका उपग्रह बनी रहेगी।

यह पाठ एक परिचयात्मक अंश है.