Satelliitti

Satelliitti eli tekokuu on taivaankappaletta kiertämään saatettu teknisiä tutkimuksia tai muunlaisia tehtäviä suorittava laitteisto. Satelliitti kiertää keskuskappaletta kiertoradalla.

Kaunokirjallisuus

Kiinalaiset kehittivät ja käyttivät ruutiraketteja ja kuvasivat rakettien käyttöä useita satoja vuosia sitten. Tarinoissa on kuvattu muun muassa yritys lähettää mandariini rakettilennolle. 
Cyrano de Bergerac jätti keskeneräisen avaruusmatkatarinan jälkeensä vuonna 1657 - englanniksi tarinan nimi on "Other World: The Comical History of the States and Empires of the Moon". 1700-luvulla Paroni von Münchhausenin tarinoihin kuuluu myös matka Kuuhun. Ensimmäinen eurooppalainen fiktiivinen kuvaus satelliitin laukaisusta kiertoradalle on Edward Everett Halen novelli, The Brick Moon. Tarina ilmestyi The Atlantic Monthly -lehdessä 1869 alkaen. Seuraavan kerran idea esiintyi Jules Vernen Begumin 500 miljoonaa teoksessa vuonna 1879. Vernen "Maasta kuuhun" -kirja, jossa pyritään toteuttamaan miehitetty avaruuslento (ts. kuuluotain) tykkilaukaisun avulla, on ollut usean avaruustekniikan pioneerin ja ehkä nykyajankin ammattilaisen innoituksen perusta.

Tiede

Vuonna 1903 venäläinen Konstantin Tsiolkovski (1857–1935) julkaisi koosteensa tutkimuksistaan Исследование мировых пространств реактивными приборами ("Kosmisen avaruuden tutkimus reaktiivisia laitteita käyttäen"). Se on ensimmäinen raketteja avaruusalusten laukaisuun käyttämistä käsittelevä tieteellinen julkaisu. Osa materiaalista oli julkaistu venäläisissä tieteellisissä lehdissä 1880-luvun lopulta alkaen. Tsiolkovski määritti Maan kiertoradalle pääsemiseen vaadittavan ratanopeuden, joka on noin 8 km/s. Hän päätyi lopputulokseen, että Maan kiertoradalle pääsy olisi mahdollista monivaiheisilla raketeilla, jotka käyttäisivät nestemäistä ajoainetta. Hän ehdotti nestemäisen vedyn ja nestemäisen hapen käyttöä, joka on edelleen paras käytössä oleva ajoaine. Elinaikanaan hän julkaisi yli 500 avaruuslentoihin liittyvää teosta mukaan lukien tieteisromaaneja. Töihin kuului myös ohjausraketeilla varustettujen rakettien, monivaiheisten rakettien, avaruusasemien, ilmalukkojen sekä avaruussiirtokuntien ruoan ja hapen tuottamiseksi tarkoitettujen suljettujen biologisten systeemien suunnitelmia.
Vuonna 1928 Herman Potočnik (1892–1929) julkaisi kirjansa Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-Motor (Avaruusmatkustuksen ongelma - Rakettimoottori), joka oli suunnitelma avaruuden valloittamiseksi ja pysyvän ihmisasutuksen synnyttämiseksi sinne. Hän hahmotteli yksityiskohtaisen avaruusaseman ja laski sen geostationaarisen radan. Hän kuvaili kiertorataa kiertävän avaruusaluksen siviili- ja sotilaskäyttöä maan havainnoinnissa sekä selvitti, kuinka avaruuden erikoisolosuhteet voisivat olla hyödyllisiä tieteellisissä kokeissa. Kirja käsitteli myös geostationaarisen kiertoradan satelliittien käyttöä radioviestintään.
Vuonna 1945 Wireless World -lehden artikkelissa englantilainen scifikirjailija Arthur C. Clarke (s. 1917) toi Potočnikin idean tietoliikennesatelliittien käytöstä joukkotiedotukseen länsimaiden tietoon.

Clarke tutki satelliittien laukaisun logistiikkaa, mahdollisia kiertoratoja ja muita maailmanlaajuisen tietoverkon kehittämiseen liittyviä asioita. Geometrian perusteella hän totesi, että koko Maan kattavuuteen tarvittaisiin vain kolme geostationaarista satelliittia.

Toteutuksen valmistelua

Toukokuussa 1946 yhdysvaltalainen Project RAND julkaisi Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship -raportin, jossa esitettiin, että sopivilla tieteellisillä laitteistoilla varustetut satelliitit tulevat olemaan yksiä kaikkein oleellisimmista tieteellisistä työkaluista 1900-luvulla.
Yhdysvallat oli suunnitellut vuodesta 1946 lähtien laukaisevansa satelliitin kiertoradalle merivoimiensa Bureau of Aeronautics -osaston ollessa yksi aloitteen tekijä. Yhdysvaltain ilmavoimien Project RAND julkaisi raportin aiheesta, mutta siinä ei uskottu, että satelliitit voisivat olla potentiaalisia aseita vaan että ne olisivat pikemminkin soveliaampina tieteeseen, politiikkaan ja propagandaan. Vuonna 1954 Yhdysvaltain puolustusministeri väitti, ettei hän ”ole kuullut amerikkalaisesta avaruusohjelmasta”.
29. heinäkuuta 1955 Valkoinen talo ilmoitti, että Yhdysvallat aikoo laukaista satelliitin kevääseen 1958 mennessä. Tämän hankkeen nimeksi tuli Project Vanguard (onnistuneet laukaisut Vanguard 1, Vanguard 2 ja Vanguard 3). 31. heinäkuuta 1955 Neuvostoliitto ilmoitti laukaisevansa satelliitin syksyyn 1957 mennessä. Molemmat ilmoitukset liittyivät kansainväliseen geofysiikan vuoteen 1957–1958. Vuonna 1955 American Rocket Societyn, Kansallisen tiedesäätiön ja kansainvälisen geofysiikan vuoden painostamana Yhdysvaltojen ilmavoimat ja merivoimat alkoivat työskennellä yhdessä Project Orbiterissa. Siinä Jupiter-C-raketilla pyrittiin laukaisemaan satelliitti kiertoradalle.

1957–2008

Ensimmäinen ihmisen tekemä satelliitti oli Neuvostoliiton 4. lokakuuta 1957 laukaisema Sputnik 1. Tämä aloitti avaruustoiminnan ja noin 20-vuotisen sotilaallis-poliittisen avaruuskilvan Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välillä. 
Project Orbiterin perussuunnitelmien pohjalta Yhdysvallat laukaisi ensimmäisen Naval Reserach Laboratoryn kehittämän Explorer 1 -satelliittinsa Yhdysvaltain armeijan kehittämällä Juno 1 -kantoraketilla 31. tammikuuta 1958. Tätä edelsi ja seurasi lukuisia epäonnistumisia, joilla oli avaruustoiminnan budjettia kasvattava vaikutus.
Tämän jälkeen satelliitteja on laukaistu Maata kiertävälle radalle noin seitsemän tuhatta, joista suurin osa kiertää Maata edelleen avaruusromuna tai on palanut ilmakehässä. Toimivia satelliitteja avaruudessa on noin 800.

Maan lähiavaruuden kappaleiden seuranta

Yhdistyneiden kansakuntien COPUOS-komitea kerää tiedot kaikkien maiden avaruuteen yltävistä ohjus- ja rakettilaukaisuista. YK ylläpitää luetteloa satelliiteista ja niiden radoista. Poikkeuksena ovat sotilaalliset satelliitit, joista etenkin Yhdysvallat kieltäytyy ilmoittamasta niiden rataelementtejä. YK:lla ei ole omaa valvontaverkostoa, vaan se luottaa jäsenmaidensa ilmoituksiin. 
United States Space Surveillance Network (SSN) on seurannut kiertoradalla olevia kappaleita vuodesta 1957 lähtien, kun Neuvostoliitto aloitti avaruusajan laukaisemalla Sputnik-1. SSN on osa Yhdysvaltain ja Kanadan ilmapuolustusjärjestelmää (NORAD). Se seuraa Maata kiertäviä keinotekoisia kappaleita, kuten satelliitteja, avaruusaluksia, kantoraketteja ja niiden jäännöksiä, jotka ovat kooltaan yli 10 cm. Seuranta tapahtuu sekä tutkien että optisten teleskooppien avulla. Valtaosa Maan lähiavaruuteen jääneestä avaruusromusta palaa Maan ilmakehään ja tuhoutuu. Noin seitsemän prosenttia avaruuskappaleista on toimivia satelliitteja. Loput ovat avaruusromua. USSTRATCOM on ensisijaisesti kiinnostunut toimivista satelliiteista, mutta seuraa myös avaruusromua, joka palatessaan ilmakehään saattaisi aiheuttaa vaaraa asutuille alueille.
Venäjällä on Yhdysvaltain tavoin samankaltainen ilmapuolustukseen liittyvä avaruuden seurantajärjestelmä. Ranska toi vuoden 2007 lopulla oman sotilaallisen lähiavaruuden seurantajärjestelmänsä julkisuuteen. Siihen kuuluu muun muassa GRIMES-tutkajärjestelmä.

Satelliittien tekniikkaa

Satelliitti muodostuu satelliittirungosta (satellite bus) ja hyötykuormasta (payload).