Dirbtinis palydovas

Dirbtinis palydovas – objektas, įvestas į dangaus kūno orbitą žmogaus pastangomis. Tai dažniausiai būna ryšių palydovas, skriejantis aplink Žemę. Yra paleista dirbtinių palydovų ir prie kitų planetų.

Dirbtinių palydovų istorija

Pirmasis dirbtinis palydovas Sputnik 1 paleistas 1957 m. spalio 4 d. Sovietų Sąjungoje. Amerikiečiai savo ruožtu atsakė 1958 m. sausio 31 d. paleisdami Explorer 1. Tai sukėlė kosmoso lenktynes tarp Sovietų Sąjungos ir JAV.
Didžiausias šiuo metu skraidantis dirbtinis Žemės palydovas yra Tarptautinė Kosminė Stotis.

Palydovų greičiai

Žemės palydovų greičiai kinta atitinkamai nuo 7,9 km/s iki 11,2 km/s.
Tai yra pirmasis ir antrasis kosminiai greičiai.
Palydovai, kurie skrieja iš vakarų į rytus 35 786 km aukštyje virš pusiaujo gali „kyboti“ vienoje vietoje virš vieno Žemės pusiaujo taško, nes jų skriejimo kampiniai greičiai sutampa su Žemės sukimosi kampiniais greičiais, kuomet apskriejimo periodas yra lygus parai. Tokie palydovai su tokia orbita yra vadinami geostacionariaisiais palydovais. Jie daugiausiai naudojami ryšiams ir televizijai.

Dirbtinių palydovų judėjimas

Dirbtinį Žemės palydovą (DŽP) iškelia ir suteikia jam greitį daugiapakopė raketa. Palydovo paleidimo vieta ir laikas, taip pat paleidimo greičio dydis bei kryptis lemia orbitą, kuria dirbtinis palydovas skrieja toliau paklusdamas dangaus mechanikos dėsniams. Tiktai kartais DŽP orbita gali būti apskritimas, o šiaip palydovai skrieja elipsėmis, kurių viename židinyje yra Žemės centras. DŽP orbitos elementai (panašūs į planetų orbitų elementus) yra tokie: orbitos plokštumos posvyris į Žemės (dangaus) pusiaujo plokštumą i, kilimo mazgo (dangaus pusiaujo taško, kuriame palydovas pereina į šiaurinę dangaus pusę) rektascensija Ω, perigėjaus nuotolis nuo kilimo mazgo w, orbitos didysis pusašis a, jos ekscentricitetas e ir palydovo perėjimo per perigėjų momentas τ.
DPŽ orbitos didysis pusašis priklauso nuo pradinio greičio dydžio, o ekscentricitetas – dar ir nuo jo krypties. Palydovas skrietų apskritimine orbita, jeigu jis būtų paleistas tiksliai horizontalia kryptimi, o jo greitis tiksliai atitiktų apskaičiuotą reikšmę. Palydovo apskritiminį greitį galima rasti iš šios formulės:
čia m – Žemės masė (DPŽ masė mₚ << m); R – Žemės spindulys; h – palydovo paleidimo aukštis. Šią formulę, turint omenyje, kad laisvojo kritimo pagreitis ties Žemės paviršiumi , galima parašyti kitaip:
.
Apskritiminis greitis, palydovo paleidimo taškui artėjant prie Žemės, didėja. Prie pat Žemės (h=0) v = 7,91 km/s. Šis greitis vadinamas pirmuoju kosminiu greičiu Žemės atžvilgiu. Tai yra mažiausias greitis, kai kūnas jau gali tapti Žemės palydovu, skriejančiu prie pat jos paviršiaus. Iš tiesų DŽP gali egzistuoti tik labai retoje atmosferoje (h>150 km).
Kai palydovas leidžiamas horizontalia kryptimi ir jo pradinis greitis mažesnis už pirmąjį kosminį greitį, paleidimo taškas tampa palydovo orbitos apogėjumi, o kai didesnis – perigėjumi.
DŽP apskriejimo aplink Žemę periodą nusako trečiasis apibendrintasis Keplerio dėsnis:
Palydovas, skriejantis vidutiniškai 300 km aukštyje, Žemę aplekia per 1,5 val. Kitas įdomus pavyzdys – palydovas, skriejantis iš vakarų į rytus Žemės pusiaujo plokštumoje apskritimine 35810 km aukščio orbita. Tokį DPŽ stebėtojas mato tarsi pakibusį vienoje vietoje, nes jo skriejimo kampinis greitis yra lygus Žemės sukimosi kampiniam greičiui (apskriejimo periodas lygus žvaigždinei parai). Palydovai su šitokia orbita vadinami stacionariaisiais.
Čia buvo aprašytas supaprastintas DŽP judėjimas, atitinkantis dviejų kūnų uždavinį. Iš tikrųjų palydovo judėjimas gerokai sudėtingesnis, veikiamas trikdymų. Žemas DŽP orbitas labiausiai trikdo Žemės paplokštumas (nesimetriškas traukos laukas) ir atmosferos pasipriešinimas, o aukštas – Mėnulio ir Saulės trauka. Dėl Žemės nesferiškumo palydovo orbita sukasi savo plokštumoje, o pati ši plokštuma sukasi apie Žemės ašį. Dėl oro pasipriešinimo DŽP orbita žemėja ir apvalėja. Nepaisant stabdymo, artėjant prie Žemės, palydovo greitis didėja, nes mažėja jo potencinė energija. Pagaliau palydovas įlekia į tankesnius atmosferos sluoksnius ir dėl trinties užsidega.

Lietuvos dirbtiniai palydovai

Pirmieji Lietuvos dirbtiniai palydovai „LituanicaSAT-1“ ir „LitSat-1“ paleisti  2014 m. sausio 9 d. Trečiasis palydovas „LituanicaSAT-2“ paleistas 2017 m. birželio 23 d. iš Indijos erdvės tyrimų organizacijai (angl. ISRO) priklausančio Satish Dhawan kosmodromo (SDSC), nešančiąja raketa „PSLV“ (Polar Satellite Launch Vehicle), kartu su dar kitais 7 „QB50“ projekte dalyvaujančiais palydovais ir kitais ne projekto palydovais (vienas iš jų - pirmasis Latvijos DŽP „Venta-1“). Paleistas palydovas skrieja poline Žemės orbita, kurios plokštumos posvyris 97,1° ir kurioje kiekvieno apsisukimo aplink Žemę metu, palydovas praskrieja arti Žemės ašigalių.