Satellit – vad är det? Typer, historia och användningsområden

En satellit är ett objekt som kretsar runt ett annat objekt. Satelliter i rymden kan vara naturliga eller konstgjorda. Månen är en naturlig satellit som kretsar runt jorden. De flesta konstgjorda satelliter kretsar också kring jorden, men vissa kretsar kring andra planeter, solen eller månen. Satelliter används för många ändamål. Det finns vädersatelliter, kommunikationssatelliter, navigationssatelliter, spaningssatelliter, astronomisatelliter och många andra typer. Arthur C. Clarke populariserade idén om kommunikationssatellit.

Världens första konstgjorda satellit, Sputnik 1, sköts upp av Sovjetunionen den 4 oktober 1957. Detta överraskade världen, och USA arbetade snabbt för att skjuta upp sin egen satellit, vilket inledde rymdkapplöpningen. Sputnik 2 sköts upp den 3 november 1957 och förde den första levande passageraren upp i omloppsbana, en hund vid namn Laika. USA sköt upp sin första satellit, kallad Explorer 1, den 31 januari 1958. Storbritannien sköt upp sin första satellit 1962.

Sedan dess har tusentals satelliter skjutits upp i omloppsbana runt jorden. Vissa satelliter, särskilt rymdstationer, har skjutits upp i delar och monterats i omloppsbana.

Typer av satelliter

Satelliter kan delas in efter funktion och bana. Vanliga typer är:

• Kommunikationssatelliter – för telefoni, internet och tv-distribution.
• Vädersatelliter – övervakar atmosfär, moln och stormar.
• Navigationssatelliter – system som GPS, GLONASS och Galileo ger positionsbestämning.
• Jordobservationssatelliter – används för kartläggning, jordbruk, miljöövervakning och naturkatastrofer.
• Forsknings- och astronomisatelliter – studerar rymden, solen och universum bortom jordens atmosfär.
• Militära och spaningssatelliter – underrättelseinhämtning, signalspaning och övervakning.
• Mikrosatelliter och CubeSats – små, billiga satelliter för forskning och utbildning; en standard-CubeSat (1U) är 10×10×10 cm.

Omloppsbanor och hur de påverkar funktion

En satellits bana bestämmer vad den kan göra. De vanligaste banorna är:

• Låg omloppsbana (LEO) – ungefär 160–2 000 km över jorden. Bra för jordobservation och kommunikation med låg fördröjning.
• Mellanliggande bana (MEO) – cirka 2 000–35 786 km. Navigationssatelliter ligger ofta i MEO.
• Geostationär bana (GEO) – ungefär 35 786 km över ekvatorn. En satellit i denna bana roterar i samma takt som jorden och verkar stå stilla över en viss plats; vanligt för tv- och kommunikationssatelliter.
• Höglutande eller elliptiska banor (HEO) – används för täckning av höga latituder eller för särskilda observationsuppdrag.
• Solsynkron bana – en speciell typ av polar bana som passerar över samma jordyta vid samma lokala soltid, användbar för konsekventa bildserier.

Hur satelliter fungerar

En konstgjord satellit är i praktiken ett komplext system bestående av:

• Struktur och kraftsystem – solpaneler och batterier för energi.
• Kommunikation – antenner och radiosystem för att skicka och ta emot data.
• Styrning och orientering – gyron, hjul och motorer som håller satelliten riktad.
• Last – de instrument eller transpondrar som utför satellitens uppgift, till exempel kameror eller sensorer.
• Termisk reglering – skyddar satelliten från extrema temperaturer i rymden.

Satelliter hålls i bana genom balans mellan deras framåtrörelse och jordens gravitation. Beroende på bana behövs ibland motorer för att justera positionen (orbitalt manövrering) eller för att deorbita i slutet av livet.

Historia i korthet

Startskottet kom med Sputnik 1 1957, följt av tävlingen mellan supermakterna som ledde till snabba tekniska framsteg. Tidiga milstolpar inkluderar de första biologiska försöken (t.ex. Laika) och de första vetenskapliga satelliterna som gav nya insikter om rymden. Rymdstationer som rymdstationer, exempelvis ISS, har visat hur kontinuerlig mänsklig närvaro och internationellt samarbete fungerar i omloppsbana.

Användningsområden och samhällspåverkan

Satelliter påverkar vardagen på många sätt:

• Kommunikation – satelliter möjliggör globala länkar där marknät saknas.
• Navigation – modernt transportsystem och mobilappar förlitar sig på positionsdata från satelliter.
• Väderprognoser och klimatforskning – noggrann övervakning av atmosfären och klimatförändringar.
• Katastrofhantering – snabb bild- och dataleverans efter naturkatastrofer.
• Vetenskap – rymdteleskop och sonduppdrag ger ny kunskap om universum.

Problemen: rymdskräp och reglering

Med fler uppsändningar ökar mängden rymdskräp – defekta satelliter, raketsteg och fragment. Dessa kan skada fungerande satelliter och skapa en kedjereaktion av fler kollisioner. Internationella riktlinjer och tekniker för att minska rymdskräp (t.ex. planerad deorbitering, passivering och avståndsmanövrar) blir allt viktigare. Nationell och internationell lagstiftning samt samarbete mellan operatörer är nödvändiga för säker rymdverksamhet.

Framtidstrender

Två tydliga trender är:

• Miniatyrisering och massproduktion – CubeSats och små satelliter gör rymden tillgänglig för fler aktörer, inklusive universitet och småföretag.
• Megakonstellationer – stora nätverk av kommunikationssatelliter i LEO som syftar till att ge snabb global internetuppkoppling. Dessa ställer särskilda krav på trafikhantering och rymdtrafikövervakning.

Sammanfattningsvis är satelliter centrala för modern infrastruktur, vetenskap och säkerhet. Teknologiska framsteg och internationellt samarbete formar hur vi använder rymden framöver — samtidigt som utmaningar som rymdskräp och regler behövs lösas för att bevara rymdmiljön.

Satelliter i omloppsbana nu

Konstgjorda satelliter kommer från mer än 50 länder och har utnyttjat tio länders satellituppskjutningskapacitet. Några hundra satelliter fungerar för närvarande, men tusentals oanvända satelliter och satellitfragment kretsar runt jorden som rymdskrot. Den största satelliten är den internationella rymdstationen, som sattes ihop av flera olika länder (bland annat organisationerna NASA, ESA, JAXA och RKA). Den har vanligtvis en besättning på sex astronauter eller kosmonauter som bor ombord. Den är permanent belagd, men besättningen byts ut. Rymdteleskopet Hubble har reparerats och uppdaterats av astronauter i rymden flera gånger.

Det finns också konstgjorda satelliter som kretsar runt något annat än jorden. Mars Reconnaissance Orbiter är en av dem som kretsar runt Mars. Cassini-Huygens kretsade runt Saturnus. Venus Express, som drivs av ESA, kretsar runt Venus. Två GRAIL-satelliter kretsade runt månen fram till december 2012. Flera satelliter har kretsat runt solen i flera år och en kommer att läggas till 2019.

Människoskapade satelliter har flera huvudsakliga användningsområden:

• Vetenskaplig undersökning
• Jordobservation - inklusive väderprognoser och spårning av stormar och föroreningar.
• Kommunikation - inklusive satellit-tv och telefonsamtal
• Navigering - inklusive det globala positioneringssystemet (GPS).
• Militärt - inklusive spaningsfotografering och kommunikation (kärnvapen är inte tillåtna i rymden).

En animation som visar GPS-satelliternas banor i medelhög jordbana.


ESTCube-1 tillverkades för vetenskapliga undersökningar.

Omloppsbanor

De flesta av de av människan skapade satelliterna befinner sig i en låg jordbana (LEO) eller en geostationär bana. För att hålla sig i omloppsbana måste satellitens sidohastighet balansera gravitationskraften. Satelliter i låg omloppsbana befinner sig ofta mindre än tusen kilometer över marken. Nära jorden, i LEO, måste satelliterna röra sig snabbare för att hålla sig i omloppsbana. Låga banor fungerar bra för satelliter som tar bilder av jorden. Många gör jobb som kräver hög baninklination (de svänger över och under ekvatorn), så att de kan kommunicera eller titta på andra områden. Det är lättare att placera en satellit i låg omloppsbana, men satelliten verkar röra sig när den ses från jorden. Detta innebär att en parabolantenn (en typ av antenn) alltid måste vara i rörelse för att kunna sända eller ta emot kommunikation med den satelliten.

Medelhög omloppsbana fungerar bra för GPS-satelliter - mottagare på jorden använder satellitens ändrade position och exakta tid (och en typ av antenn som inte behöver vara riktad) för att hitta var på jorden mottagaren befinner sig. Men ständigt ändrade positioner fungerar inte för satellit-TV och andra typer av satelliter som sänder och tar emot mycket information. Dessa måste befinna sig i en geostationär omloppsbana.

En satellit i en geostationär bana rör sig runt jorden lika snabbt som jorden snurrar, så från marken ser det ut som om den är stationär (inte rör sig). För att kunna röra sig på detta sätt måste satelliten befinna sig rakt ovanför ekvatorn och 35 786 kilometer (22 236 miles) över marken.

En satellit i en geostationär bana.

Frågor och svar

F: Vad är en satellit?

F: Vad används satelliter till?

F: När sköts den första konstgjorda satelliten upp?

Fråga: Vem var den första levande passageraren som skickades upp i omloppsbana?

Fråga: När sköt USA upp sin första satellit?

Fråga: När sköt Storbritannien upp sin första satellit?

F: Hur många satelliter har skjutits upp sedan dess?

Sök med bokstav