Satélites em Órbitas Circulares


O astrônomo Johannes Kepler (1571-1630) foi um dos primeiros a realizar um estudo sobre satélites em órbitas. Através de seus experimentos e análises, ele estabeleceu que um satélite de qualquer planeta pode estar numa órbita circular ou elíptica. Ele mantém seu movimento constante devido à força de atração gravitacional aplicada pela Terra. A órbita elíptica tem sua velocidade de maneira linear de translação, sendo variável e possuindo um movimento não uniforme. Esses postulados são denominados como Leis de Kepler. Veja:

* 1ª Lei: Os planetas que giram em torno do Sol possuem órbitas ovais. O astro preenche um dos eixos da elipse. Ainda que possuam forma elíptica, alguns corpos celestes possuem órbitas circulares e, nesse caso, as estrelas preenchem o centro do círculo.

* 2ª Lei: Não há deslocamento em velocidade contínua quando um planeta circunda o Sol, mas o caminho de sua órbita esvazia regiões iguais em espaços de tempo idênticos.

Órbitas Circulares

* 3ª Lei: Essa lei é definida nessa sentença: “Os quadrados dos intervalos de translação dos corpos celestes ao redor do Sol são equivalentes ao cubo da área média de suas órbitas”.

T1² T2²
___ = ___ = ….
R1³ R2³

Órbitas e categorias

A órbita, na física, significa a rota dada por um corpo ao redor de outro através de uma força determinada que, geralmente, é a gravidade. Kepler definiu as leis do deslocamento planetário, que afirma que as órbitas são mais ou menos elípticas. Mesmo assim, considera-se que planetas próximos ao Sol e que circundam esse astro possuem praticamente órbitas circulares.

Mais tarde, o físico Isaac Newton demonstrou através de seus estudos que algumas órbitas (por exemplo, as dos cometas) são parabólicas e outras hiperbólicas. No século XX, Albert Einstein mostrou que a curva do espaço/tempo faz com que haja a gravidade no universo. Ele também demonstrou que as órbitas precisam das geodésicas, sendo essa posição a opção que atualmente é mais aceita.

Em torno do Sol circundam órbitas mais ou menos elípticas, que abarcam desde o interior de elementos de pequeno porte, como cometas e asteroides, aos de planetas e sistemas solares. Já os satélites como a lua realizam um trajeto próprio em torno dos planetas. Não importa qual o trajeto que o objeto esteja realizando, o corpo que circula em torno da rota seguida estará no centro da cônica retratada. São, ainda, capazes de estabelecer dois pontos ímpares:

* Apoastro ou de maior distância;
* Periastro ou de maior proximidade.

Os satélites podem ter classificados em duas categorias:

* Naturais: os satélites naturais são astros celestes que possuem uma órbita que circula ao redor de um planeta. A lua é um exemplo de corpo natural.

* Artificiais: são criados e colocados em órbita pelo homem. Circulam corpos celestes com intuitos diversos. Existem satélites de comunicação, meteorológicos, militares e astronômicos.

A categorização das órbitas pode ser feita através da associação entre elas e o corpo que circundam. Essas são as categorias:

* Polar: um satélite sob essa órbita possui um declive semelhante a 90 graus em relação à margem equatorial. Ele atravessa acima dos dois polos terrestres, ou de corpos celestes em cada tipo de rotação.

* Equatorial: essa rota, seja ela natural ou artificial, passa próxima ao nível da linha do equador do corpo orbitado pelo satélite.

* Geoestacionária: quando uma órbita circular está exatamente em cima da linha do equador da Terra, é considerado que se trata de uma órbita geoestacionária. Sua região é a latitude zero, e ela segue pontualmente a circularidade da Terra.

* Heliocêntrica: como o nome indica, ela acontece em torno do Sol. Qualquer planeta, cometas e asteroides possuem essa órbita.

* Transferência de Hohmann: quando é necessário deslocar um meio dentre duas órbitas esféricas que possuem diferentes latitudes em um nível geométrico igual, é utilizada a órbita de Transferência de Hohmann.

* Heliossíncrona: muito parecida com a órbita polar, a heliossíncrona leva o satélite do polo norte ao polo sul mutuamente. Porém, para um espectador posicionado no Sol, o nível de sua órbita é sempre inerte.

* Geossíncrona: quando a órbita segue pontualmente a volta da Terra, dá-se o nome de órbita geossíncrona. Ela se diferencia da geoestacionária porque a excentricidade e a inclinação são diferentes de zero.

Satélites em órbitas circulares

Para que o satélite de tamanho m mantenha sua órbita em um planeta de tamanho M, seguindo por uma órbita circular de raio d, ele precisa viajar pelo local onde somente o vácuo se sobressaia. Dessa forma, em tal local ele proporcionará uma atuação única em relação a sua força peso, que será o impulso resultante do satélite. A velocidade será constantemente vertical, o que tornará o resultante convergente.

Existem seis fórmulas que permitem descobrir a força resultante, a massa, a velocidade e o raio de um corpo. Elas são:

* Fr=P
* m.v²/d=m.g
* v²/d=g
* v= vd.g
* v= vd.G.M/d²
* v= vG.M/d