Teoretyczne podstawy ruchu sztucznego satelity

Rozwój techniki w dzisiejszych czasach daje człowiekowi niemal nieograniczone możliwości opisu otaczającego go świata. Już nie tylko jesteśmy w stanie ujrzeć to co jest w zasięgu wzroku, ale możemy sięgnąć niemal gwiazd. Nowoczesna geodezja jako narzędzie poznawcze oparta jest na satelitarnych technikach pomiarowych, które znacznie przyśpieszają proces tworzenia odwzorowań kuli ziemskiej. Techniki satelitarne począwszy od lat osiemdziesiątych dwudziestego wieku w szybkim tempie ekspensują rynek geodezyjny.

Sztuczny satelita ziemi „to rodzaj statku kosmicznego okrążającego ciało niebieskie po orbicie zamkniętej”. Satelita jako twór człowieka wystrzeliwany jest w przestrzeń okołoziemską z tzw. pierwszą prędkością kosmiczną, po czym umieszczany jest na zamkniętej orbicie ziemskiej po której krąży. Istnieje swoisty podział sztucznych satelitów według pełnionych przez nie zadań:

  1. naukowo badawcze;
  2. techniczne;
  3. wojskowe;
  4. użytkowe

Ruch sztucznego satelity to ruch ciał w przestrzeni kosmicznej możliwy jest po przez występowanie zjawiska równoważenia się dwóch sił: siły przyciągania oraz siły odśrodkowej. Siłę przyciągania dwóch ciał można określić po przez zastosowanie poniższej zależności, gdzie: G-to stała grawitacji wynosząca; R-odległość miedzy środkami obu ciał [m]

Pierwsza prędkość kosmiczna

Możliwość umieszczenia sztucznego satelity na orbicie około ziemskiej zaistniała wraz
z skonstruowaniem rakietowych zespołów napędowych, które były w stanie uzyskać odpowiednią prędkość. Prędkość ta zwana jest pierwszą prędkością kosmiczną i określana jest jako taka, która zdolna jest do zrównoważenia siły odśrodkowej oraz siły przyciągania ziemskiego na zerowej wysokości nad powierzchnią ziemi o wartości równej 7,912 km/s.
W praktyce do wystrzelenia statku stosuje się nieco inną prędkość określaną jako zdolną do pokonania oporu aerodynamicznego atmosfery na wysokości na której ma być umieszczony satelita. Ze względy na istnienie zależności, według której ustalono, że wraz ze wzrostem wysokości gęstość atmosfery ulega zmniejszeniu powodując spadek oporu aerodynamicznego, dowiedziono iż statek wystrzelony na wyższą wysokość dłużej utrzyma się na swojej orbicie. Prędkość konieczna do wyniesienia sztucznego satelity na okołoziemską orbitę maleje wraz ze wzrostem wysokości orbity co wynika z przytoczonego w dalszej kolejności doświadczenia według którego: na wysokości 200 km niezbędna prędkość satelity w celu wyniesienia go na około ziemską orbitę wynosi 7,79 km/s, zaś dla wysokości 20 000 km jej wartość ulega zmniejszeniu do 6,92 km/s. Umieszczenie sztucznego satelity na orbicie wiąże się z nadaniem mu na zadanej wysokości pierwszej prędkości kosmicznej
w kierunku stycznym do orbity.

Geodezja Satelitarna w przeciągu kilku lat niemal całkowicie zdominuje rynek geodezyjny i usługi geodezyjne, zaś uzyskana precyzja zrówna się albo i przewyższy tę znaną z pomiarów klasycznych.