Warum fällt ein Satellit nicht vom Himmel?

Tut er doch  und zwar ständig!

Drei kleine Satelliten, die von der ISS aus im All ausgesetzt wurden.
Drei kleine Satelliten, die von der ISS aus im All ausgesetzt wurden. Bild: NASA Image Library
Isaac Newtons Zeichnung vom Kanonengedankenexperiment.

Isaac Newtons Zeichnung vom Kanonengedankenexperiment. Erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit kommt die Kanonenkugel in Orbit. Bei geringerer Geschwindigkeit fällt sie auf die Erde zurück. Quelle: Isaac Newton, Andrew Motte. A Treatise of the System of the World, 1728, S. 6.

"Der Trick des Fliegens besteht darin, dass man lernt, wie man sich auf den Boden schmeisst, aber daneben." Dieses Zitat von Douglas Adams aus "Per Anhalter durch die Galaxis" bedeutet auf die Satelliten angewandt, dass sich diese ständig im freien Fall befinden – doch immer fallen sie an der Erde vorbei!

Die Erklärung für dieses Phänomen hat bereits Isaac Newton geliefert: Wird eine Kanonenkugel parallel zum Boden abgeschossen, wird sie aufgrund der Schwerkraft bald auf die Erde zurückfallen. Das ist allen bekannt, die schon einen Ball oder einen Stein geworfen haben. Bei einer höheren Abschussgeschwindigkeit wird die Kugel etwas weiter kommen. Den Weg, den die Kugel dabei zurücklegt, kann man als eine Kurve zeichnen, bei der die Kugel dem Erdboden immer näher kommt, bis sie schliesslich darauf aufprallt. Die Erde aber ist nicht flach, sondern rund, d. h. der Boden biegt sich quasi von uns weg. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit kommt die Kanonenkugel daher so weit, dass der Boden sich unter ihr bereits weggebogen hat und ein Aufprallen nicht mehr möglich ist. Der Weg, den diese Kugel zurücklegt, entspricht der Krümmung der Erde. Die Kugel bzw. der Satellit ist nun im Orbit!

Und bleibt er dort für immer? Ein erdnaher Satellit wird von Gasmolekülen der Restatmosphäre in seiner Umlaufbahn abgebremst und sinkt allmählich ab, bis er in der Atmosphäre verglüht oder Teile davon auf die Erde zurückfallen. Um das zu verhindern, muss der Satellit mithilfe eines Triebwerks auf die ursprüngliche Geschwindigkeit beschleunigt werden.

Text: SATW / Alexandra Rosakis
Quelle: Technoscope 2/17: Satelliten – Navigation, Vermessung, Beobachtung. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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