Pe inţelesul tuturor: o lecţie interesantă despre sateliţi predată de prorectorul de la Politehnica ieşeană

Este vorba despre sateliţii artificiali ai Pământului, care au fost prefiguraţi în 1945 de către un operator pe staţiile radar ale RAF – Royal Air Force (Forţele Aeriene Britanice), ulterior absolvent de matematică-fizică al King's College London în 1948, devenind apoi unul dintre cei mai mari autori de literatură science-fiction ai lumii, este vorba de Sir Arthur Charles Clarke (1917-2008), cel care va realiza, în 1968, împreună cu regizorul american Stanley Kubrick tulburătorul film Odiseea Spaţială 2001, în care HAL (Heuristically programmed ALgorithmic computer – computer algoritmic programateuristic), calculatorul de bord al unei nave spaţiale, îi ucide pe toţi membrii echipajului, în afară de unul, care reuşeşte să scape şi să dezactiveze maşinăria comandată de inteligenţa artificială.

De fapt, Arthur C. Clarke, în lucrarea pe care a publicat-o în 1945 în revista Wireless World, avea în vedere sateliţii geostaţionari, utilizaţi ca relee de telecomunicaţii (motiv pentru care aceşti sateliţi sunt amplasaţi pe orbita Clarke), idee ce nu era tocmai nouă, aceasta fiind descrisă în lucrarea din 1923 a lui Hermann Oberth (1894-1989) Die Rakete zu den Planetenräumen (Racheta în spaţiul interplanetar) şi în cartea din 1928 a lui Herman Potočnik (1892-1929) (scrisă sub pseudonimul Hermann Noordung) Das Problem der Befahrung des Weltraums – der Raketen-Motor (Problema călătoriei spaţiale – Motorul rachetei). Tot la sateliţii geostaţionari se referea şi Konstantin Ţiolkovski (1857-1935) în articolele sale din 1926.

Un satelit este un corp care se roteşte în jurul Pământului pe o anumită orbită, circulară sau eliptică. Pentru a se înscrie pe o astfel de orbită, un satelit trebuie să aibă o anumită viteză, care să conducă la apariţia unei forţe centrifuge, care să compenseze atracţia gravitaţională. Dacă ne imaginăm un satelit care s-ar deplasa pe o traiectorie circulară la suprafaţa Pământului, acesta ar trebui să aibă o viteză de 7,9 km/s.

Aceasta este prima viteză cosmică. A doua viteză cosmică este de 11,2 km/s, necesară unui corp pentru părăsi câmpul gravitaţional al Pământului, a treia viteză cosmică este de 42 km/s, pentru ieşirea din sistemul solar, iar a patra viteză cosmică este de 290 km/s, pentru părăsirea galaxiei.

Sateliţii sunt amplasaţi pe trei straturi. Sateliţi cu orbită joasă (LEO – Low Earth Orbit), având diverse utilizări, situaţi la înălţimi de 150-2000 Km, care efectuează o rotaţie în jurul Pământului în 90 min., apoi sunt sateliţii cu orbită medie (MEO -Medium Earth Orbit), amplasaţi pe orbite eliptice la înălţimi de 10.000-20.000 Km, care sunt folosiţi, de exemplu, pentru transmiterea semnalelor de tip GPS.

Sateliţii geostaţionari se situează pe orbita Clarke, la 35.786 Km şi au o viteză unghiulară identică cu cea a Pământului, astfel încât au o poziţie „fixă” pe cer, având diverse destinaţii, precum supravegherea meteorologică şi militară.

Aceşti sateliţi sunt cel mai greu de amplasat pe orbită, utilizându-se principiul de transfer al inginerului germanWalther Hohmann, fiind necesară, mai întâi, o poziţionare pe o orbită joasă, după care se pornesc nişte rachete care, în final, după mai multe manevre, duc la atingerea altitudinii şi vitezei specifice sateliţilor geostaţionari.

Cât de mari sunt sateliţii? Primul satelit, Sputnik-1, lansat de sovietici în 1957 avea un diametru de 0,58 m şi 83,6 kg, iar Staţia Spaţială Internaţională are 108,5 metri în lungime, 72,8 metri în lăţime, 20 de metri în înălţime şi cântăreşte 400 de tone.

Telescopul Hubble este tot un satelit artificial, are o lungime de 13 m, un diametru de 4 m şi o greutate de 11 tone. Tot nişte telescoape sunt şi unii sateliţi militari, cu o mică diferenţă, aceea că nu sunt orientaţi spre spaţiul cosmic, ci spre Pământ, putând vedea detalii de ordinul centimetrilor.

Sateliţii lucrează în condiţii extrem de dure, cu variaţii mari de temperatură din cauza expunerii solare, fiind supuşi radiaţiilor cosmice, micrometeoriţilor etc. Astfel că, după un număr de ani, sateliţii sunt scoşi din uz, unii devenind deşeuri cosmice rătăcitoare în jurul Pământului, iar alţii, sub acţiunea microgravitaţiei, intrând în atmosfera terestră unde se dezintegrează la frecarea cu aerul.

Sputnik-ul a intrat în atmosferă după două luni de la lansare şi 1400 de rotaţii. Sateliţii de mari dimensiuni nu sunt lăsaţi la voia întâmplării, fiind distruşi în mod controlat. Astfel, Staţia Spaţială Mir, după 15 ani de la lansare, a fost înscrisă pe o traiectorie descendentă spre Pământ, dezintegrându-se în mod controlat, în 2001, resturile căzând în Pacificul de Sud, în punctul Nemo, care este cel mai îndepărtat loc de pe ocean faţă de orice suprafaţă de uscat şi care este folosit ca un adevărat cimitir de resturi spaţiale. Punctul Nemo se află la aproximativ 2.680 kilometri distanţă de cele mai apropiate trei insule, departe de rutele vapoarelor. Acolo va ajunge şi Staţia Spaţială Internaţională, în anul 2031.

Cuvântul satelit a intrat, de multă vreme, în limbajul şi în cultura de masă. Se vorbeşte de oraşe satelit, personaje satelit, partide satelit etc., oricum, entităţi care au o libertate limitată, fiind legate puternic de o autoritate supremă. În prezent există câteva mii de sateliţi, nu toţi activi şi foarte puţini vizibili.

Am auzit pe un pasionat de astronomie, pe postul naţional de radio, cum că este bine că nu putem vedea prea mulţi sateliţi, deoarece, dacă aceştia ar fi vizibili nu am mai distinge stelele şi am avea un cer acoperit cu sateliţi, ceea ce se pare că se va întâmpla în viitor, când vor fi zeci de mii de sateliţi în spaţiul cosmic.

Este o perspectivă cam năucitoare, dar nimic nu trebuie să ne mai mire în zilele noastre. Este adevărat că puţini dintre noi ne mai orientăm după stele, preferând GPS-ul. Dar ce se vor face filosofii şi poeţii? Se vor emite teorii filosofice despre… cerul satelitar de deasupra noastră şi legile roboticii din noi…, sau se vor scrie poezii precum La satelitul, sau strofe precum… La satelitul ce-a fost amplasat pe orbită, nu-i o cale atât de lungă…, sau vom fi nevoiţi să ajustăm balada Mioriţa, în care baciul moldovean ar trebui să spună că… la nunta mea s-a dezintegrat un satelit în atmosferă…? Cine ştie? Fiecare cu satelitul său!

Prof. univ. dr. ing. Neculai Eugen Seghedin, cadru didactic şi prorector responsabil cu activitatea didactică la Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi