Satélites Artificiais

Definição:
Um satélite artificial é qualquer corpo feito pelo homem e colocado em órbita ao redor da Terra ou de qualquer outro planeta. Nos dias de hoje, ao contrário do que ocorria no início da história dos satélites artificiais, o termo satélite vem sendo usado praticamente como um sinônimo para "satélite artificial". O termo "satélite artificial" tem sido usado quando se quer distingui-los dos satélites naturais, como a Lua.

Atualmente estão em órbita, para além dos satélites do Sistema de Posicionamento Global, satélites de comunicações, satélites científicos, satélites militares e uma grande quantidade de lixo espacial, ou seja, não se deve se referir à satélites apenas como um meio de transporte de dados ou apenas um meio de mapear ou espionar o sistema terrestre.

Tipos de satélites:
Os satélites de comunicações são satélites que retransmitem sinais entre pontos distantes da Terra. Estes satélites servem para retransmitir dados, sinais de televisão, rádio ou mesmo telefone. Os chamados telefones por satélite baseiam-se numa rede Iridium, uma rede de satélites de baixa altitude.

Os satélites científicos são utilizados para observar a Terra ou o espaço ou para realizar experiências em microgravidade. Os satélites de observação da Terra permitem estudar as mudanças climáticas, para estudar os recursos naturais, para observar fenómenos naturais, para o mapeamento de cidades e até para a espionagem (alguns foto-satélites tem o poder de aproximação de 1m de dimensão mas existem especulações de satélites secretos com maior poder de aproximação).

O Espaço é o local ideal para a realização de observações astronômicas, já que a luz emitida pelas estrelas não é perturbada pela atmosfera terrestre. Por este motivo é que os cientistas optaram por colocar o telescópio Hubble em órbita junto à outros que utilizam ondas de radar para fazer o mapeamento do espaço.

O espaço é também o local ideal para se realizarem experiências em condições de microgravidade. Estas experiências são realizadas a bordo do módulo orbital do Vaivém Espacial e a bordo da Estação Espacial Internacional.

Não há estatísticas oficiais, mas estima-se que já foram lançados aproximadamente 4.600 satélites, e que apenas cerca de 500 deles continuam em funcionamento. A União Soviética foi o primeiro país a colocar um satélite no espaço, o Sputnik, em 1957.

Em primeira aproximação, o satélite é afetado por uma única força, a força gravitacional exercida no satélite pela Terra. A intensidade desta força determina-se pela Lei da Atração Universal. Por outro lado, e pela 2ª lei de Newton, a intensidade da força é diretamente proporcional à intensidade da aceleração. A aceleração tem a mesma direção e o mesmo sentido que a força gravitacional.

Experiência pensada de Newton:
Um satélite sofre uma determinada aceleração que é independente da sua massa mas depende da altitude a que o satélite se encontra. A trajetória do satélite vai depender da sua aceleração e das suas condições iniciais: a posição inicial e a velocidade inicial.

A experiência pensada de Newton explica porque é que os satélites não caem para a Terra, apesar de serem constantemente puxados pela força gravitacional para o centro da Terra.

Newton imaginou um canhão muito poderoso capaz de lançar projéteis a grandes distâncias. Imaginou este canhão colocado a uma altitude elevada. Se a altitude for suficientemente elevada, o canhão está fora da atmosfera terrestre e a resistência do ar é desprezível. Se o canhão disparar um projétil com uma velocidade baixa, o projéctil perderá altitude até cair na Terra. Mas se a velocidade do projéctil ultrapassar um determinado valor, o projéctil quando cai já vai cair “fora da Terra”. Se a velocidade inicial do projéctil for suficientemente elevada, o projéctil cai continuamente sem nunca atingir a Terra.

Aumentando a velocidade consegue-se que o projéctil percorra cada vez distâncias maiores, até que o projéctil circundará a Terra numa órbita aproximadamente circular. Neste movimento não atua outra força além da força gravitacional e o projécil continuará em órbita em torno da Terra, mas qual a velocidade horizontal de lançamento necessária para colocar um objeto em órbita circular? Para responder a esta questão é necessário estudar um outro movimento - o movimento circular uniforme. Trata-se do movimento de uma partícula com velocidade inicial, atuada por uma força de intensidade constante cuja direcção varia continuamente, sendo, em cada instante perpendicular à velocidade.

História:
O primeiro satélite artificial foi o Sputnik (figura abaixo), lançado pela União Soviética em 4 de outubro de 1957. O lançamento colocou a URSS na frente da corrida espacial e iniciou a corrida espacial, uma das competições mais acirradas da Guerra Fria. Pesando cerca de 84 kg foi feito pelos soviéticos e emitia sons em determinadas freqüências. Meses depois os americanos lançaram seu primeiro satélite, o Explorer 1, que só pesava 14 kg e foi capaz de descobrir o Cinturão de Van Allen, um cinturão magnético que protege a Terra da radiação solar.

Tipos de satélites:
*Biosatélites - são satélites projetados para levar ao espaço organismos vivos para experimentação científica;
*Satélites miniaturizados - são satélites com dimensões e massas reduzidas. Hoje, esses satélites são categorizados como minisatélites (500–200 kg), microsatélites (menos de 200 kg) e nanosatélites (menos de 10 kg);
*Satélites de energia solar - são satélites que usam células solares para captar a energia solar e a convertem em um feixe de microondas, transmitido para grandes antenas na Terra por potentes transmissores a bordo do satélite. A energia captada pela antena pode então ser usada como uma fonte alternativa de energia;
*Estações espaciais - são estruturas fabricadas pelo homem e projetadas para permitir que seres humanos possam viver no espaço exterior. Uma estação espacial difere de uma espaçonave. Ao contrário das espaçonaves, as estações espaciais não possuem capacidade de propulsão nem de aterrissagem. Por outro lado as estações espaciais são projetadas para permitir a permanência humana por médios períodos de tempo, que variam de semanas até alguns anos.

Tipos de satélites por função:
*Armas anti-satélites - por vezes chamados de satélites assassinos, são satélites projetados para destruir satélites "inimigos" e outros tipos de alvos em órbita. Tanto os Estados Unidos quanto a antiga URSS possuem esses tipos de satélites;
*Satélites astronômicos - são satélites usados para observações astronômicas, tanto no óptico, quanto em outras bandas do espectro eletromagnético;
*Satélites de comunicação - são satélites estacionários utilizados em telecomunicação.

*Satélites do Sistema Global de Navegação (GPS) - são satélites que enviam sinais de rádio a receptores móveis na Terra possibilitando a determinação precisa de sua localização geográfica. A recepção direta do sinal dos satélites GPS, combinada com uma eletrônica cada vez melhor, permite que o sistema GPS determine a posição com um erro de poucos metros, em tempo real;
*Satélites de reconhecimento - são satélites projetados para observação da Terra ou antigos satélites de comunicação utilizados para fins militares ou de espionagem. Pouco se sabe sobre a capacidade real desses satélites, pois os países que os desenvolvem geralmente não divulgam informações sobre eles;
*Satélites de observação da Terra - são satélites projetados para uso não-militar, para, por exemplo, monitoramento ambiental, meteorologia, mapeamento geográfico, etc;
*Satélites meteorológicos - são satélites projetados essencialmente para monitorar o tempo e o clima na Terra.