5. ความเร็ว และความสูงของดาวเทียมในวงโคจร

      จรวดต้องมีความเร็วอย่างน้อยที่สุด 40,320 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (25,039 ไมล์ต่อชั่วโมง) เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก และทะยานขึ้นสู่อวกาศ ความเร็วนี้เรียกว่า ความเร็วหลุดพ้น (Escape velocity) ความเร็วหลุดพ้นที่บินอยู่ในโลกต้องใช้มากในการส่งดาวเทียมปล่อยเข้าสู่วงโคจร

วิดีโอแอนิเมชัน ปล่อยจรวดพุ่งขึ้นสู่อวกาศ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

วิดีโอการปล่อยจรวดขนาดเล็กสู่อากาศ

วิดีโอแสดงการปล่อยกระสวยอากาศแอตแลนติส

รูปดาวเทียมลอยในอวกาศ

      เมื่อจรวดบรรทุกดาวเทียมทะยานไปถึงจุดวงโคจรที่เตรียมปล่อยดาวเทียม ณ จุดปล่อยนี้จะต้องมีความสมดุลระหว่างแรงดึงดูดของโลกที่จะคอยดึงดาวเทียมให้ตกลงสู่พื้นโลก และความเฉื่อย (Inertia)

      ในการเคลื่อนที่ของดาวเทียมในอวกาศ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของดาวเทียมในวงโคจรมีค่าความเร็ว 27,359 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (17,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) เราเรียกความเร็วในการเคลื่อนที่ของดาวเทียมโดยไม่ตกสู่พื้นโลก และไม่ล่องลอยออกไปในอวกาศ เรียกว่า ความเร็ววงโคจร (Orbital velocity) ความสูงจากพื้นโลกของดาวเทียมในอวกาศมีค่าประมาณ 242 กิโลเมตร (150 ไมล์)

รูปวงโคจรดาวเทียม 1

รูปวงโคจรดาวเทียม 2

      ความสำคัญของแรง และความเร็วที่กระทำกับดาวเทียม

      - ถ้าโลกไม่มีแรงโน้มถ่วงช่วยดึงดาวเทียม มันจะเคลื่อนที่ลอยออกไปในอวกาศ

      - ถ้าดาวเทียมเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เร็วเกินไป มันจะหลุดออกไปจากเส้นทางวงโคจร

      - ในทางกลับกัน ถ้าดาวเทียมเคลื่อนที่ช้าเกินไป แรงโน้มถ่วงของโลกจะดึงดาวเทียมตกลงสู่พื้นผิวโลก

     
ดาวเทียมที่เคลื่อนที่ในวงโคจรจะมีแรงจากที่กล่าวข้างต้นมาฉุด จนเกิดเป็น แรงฉุด(Drag) เพื่อให้ดาวเทียมอยู่ในวงโคจรได้นาน ๆ โดยไม่ตกผ่านชั้นบรรยากาศ และถูกเผาไหม้ไปจนหมด และเพื่อไม่ให้ดาวเทียมออกไปจากเส้นทางวงโคจร จะต้องรักษาสมดุลของแรงไว้ให้ดี ในการโคจรรอบโลก

       สถานีควบคุมภาคพื้นดินจะคอยควบคุมดาวเทียมให้อยู่ในวงโคจรตลอดเวลา โดยที่ดาวเทียมจะมีระบบไอพ่นขับดัน จะจุดเครื่องยนต์จรวดไอพ่นดันเข้าสู่โลก ก็ต่อเมื่อเห็นว่าดาวเทียมเริ่มห่างไกลจากโลก (Apogee) ของวงโคจรของมัน (จุดจากระยะทางที่มากที่สุดจากโลก) และจุดเครื่องยนต์ผลักดาวเทียมออกเมื่อเห็นว่าดาวเทียมเริ่มเข้าใกล้โลก (Perigee) เกินไป คอยบังคับทิศทางให้ดาวเทียมรักษาระดับและทิศทางไปตามวงโคจร เพื่อให้เป็นวงโคจรที่กลมมากตามโลกที่สุด

รูป Apogee & Perigee

      ความเร็ววงโคจรของดาวเทียมจะขึ้นอยู่กับระดับความสูงจากพื้นโลก กล่าวคือ เมื่อดาวเทียมยิ่งใกล้โลกมากเท่าไหร่ ความเร็ววงโคจรก็จะเพิ่มมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ดาวเทียมที่อยู่ในความสูง 200 กิโลเมตร (124 ไมล์) ความเร็ววงโคจรจะประมาณ 27,400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (17,000ไมล์ต่อชั่วโมง

วิดีโอการปล่อยดาวเทียม Omid ของอิหร่าน

      ในทางทฤษฏี เส้นทางในการโคจรของดาวเทียมรอบโลกใช้เวลาเดินทาง 24 ชั่วโมง โลกก็หมุนรอบตัวเอง 24 ชั่วโมง ถ้าเราส่องกล่องโทรทัศน์ มองเห็นดาวเทียมดวงนี้ มันจะอยู่กับที่ ดูเหมือนไม่เคลื่อนที่ (ความจริงดาวเทียมจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับเรา) เราเรียกวงโคจรชนิดนี้ว่า วงโคจรประจำที่ (Geostationary orbits) ดาวเทียมที่โคจรเช่นนี้ เช่น ดาวเทียมตรวจสภาพอากาศ (Weather satellites) และดาวเทียมสื่อสาร (Communications satellites)

วิดีโอแสดงวงโคจรประจำที่

      เพิ่มเติมความรู้: ดวงจันทร์มีระยะห่างจากโลกประมาณ 384,400 กิโลเมตร (240,000 ไมล์) มีความเร็วประมาณ 3,700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (2,300 ไมล์ต่อชั่วโมง) และใช้เวลาโคจรเดินทางรอบโลก 27.322 วัน (ข้อน่าสังเกต ความเร็ววงโคจรดวงจันทร์ช้ามากเพราะว่า มันอยู่ห่างจากโลกมากกว่าดาวเทียม)

รูปวงโคจรของดวงจันทร์

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“อัญมณีมีค่าล้วนมาจากดิน ต้องนำมาผ่านการเจียระไนจึงจะงาม”