Leerdoelen
Aan het einde van deze les zou je in staat moeten zijn om;
- Definieer baan.
- Beschrijf beweging van objecten in hun banen.
- Beschrijf de lancering in een baan om de aarde.
- Leg soorten banen uit.
Een baan verwijst naar een gebogen traject dat een object volgt. Bijvoorbeeld de baan die de aarde om de zon volgt, en de baan die een planeet om een ster volgt. Natuurlijke of door de mens gemaakte satellieten volgen ook een baan. Normaal gesproken is een baan een zich regelmatig herhalend traject. Een baan kan echter ook verwijzen naar een niet-herhalend traject.
De beweging van objecten die een baan volgen, wordt beïnvloed door de zwaartekracht en kan worden benaderd met behulp van Newtoniaanse mechanica.
Banen kunnen op de volgende gebruikelijke manieren worden begrepen;
- Een kracht, zoals de zwaartekracht, trekt een object door een gebogen pad terwijl het object in een rechte lijn probeert te vliegen.
- Als een object naar een massief lichaam wordt getrokken, valt het object naar het lichaam toe. Als het object echter voldoende tangentiële snelheid heeft, zal het de baan blijven volgen en niet in het lichaam vallen. Het object wordt in een baan om het lichaam genoemd.
Objecten in de ruimte die massa hebben, worden door de zwaartekracht naar elkaar toe getrokken. Wanneer deze objecten bij elkaar worden gebracht, met voldoende momentum, draaien ze om elkaar heen.
Objecten met dezelfde massa draaien om elkaar heen met niets in het midden. Kleine objecten in de ruimte draaien rond grotere objecten. In het zonnestelsel draait de maan bijvoorbeeld om de aarde en de aarde om de zon. Sommige grotere objecten blijven echter niet helemaal stil. Door de zwaartekracht wordt de aarde door de maan iets uit het middelpunt getrokken. Dit veroorzaakt getijden in onze oceanen. De aarde wordt ook lichtjes uit haar middelpunt getrokken door de aarde en door andere planeten.
Tijdens de schepping van het zonnestelsel reisden stof, ijs en gas met zowel momentum als snelheid door de ruimte en omringden ze de zon als een wolk. Omdat de zon groter is dan deze objecten, werden ze door de zwaartekracht naar de zon aangetrokken en vormden ze een ring eromheen.
Na verloop van tijd begonnen deze deeltjes samen te klonteren en groter te worden totdat ze planeten, asteroïden en manen vormden. Dit is de reden waarom planeten in banen rond de zon draaien, en ze draaien in dezelfde richting als de deeltjes, en in ongeveer hetzelfde vlak.
Wanneer raketten satellieten lanceren, plaatsen ze deze in de baan in de ruimte. De satelliet wordt door de zwaartekracht in de baan gehouden. Evenzo wordt de maan door de zwaartekracht in de baan van de aarde gehouden.
Merk op dat er in de ruimte geen lucht is. Daarom is er geen luchtwrijving die de beweging van een object in de ruimte belemmert. Zwaartekracht zorgt ervoor dat satellieten zonder verdere weerstand rond de aarde draaien. Door satellieten naar de baan van de aarde te sturen, kunnen we technologie toepassen op verschillende gebieden, zoals telecommunicatie, weersvoorspelling, navigatie en astronomische waarnemingen.
Lanceer in een baan om de aarde
De lancering van satellieten in een baan om de aarde gebeurt met behulp van raketten. De keuze van het draagraket hangt voornamelijk af van de massa van de satelliet en de afstand tot de aarde die de satelliet moet afleggen. Een baan op grote hoogte of een zware lading vereist meer kracht om de zwaartekracht van de aarde te overwinnen.
Soorten banen
Zodra een satelliet of ruimtevaartuig is gelanceerd, wordt het in een van de volgende banen geplaatst;
- Geostationaire baan. De afbeelding hierboven is een illustratie van een geostationaire baan. Satellieten in deze baan omcirkelen de aarde van west naar oost, boven de evenaar, en volgen de draaiing van de aarde. Ze reizen met dezelfde snelheid als de aarde en het duurt 23 uur, 56 minuten en 4 seconden om een rotatie te voltooien. Hierdoor lijken de satellieten in deze baan stationair in een vaste positie. Om de rotatie van de aarde perfect te volgen, is de snelheid van satellieten in deze baan ongeveer 3 kilometer per seconde en een hoogte van 35.786 kilometer.
- Lage baan om de aarde. De afbeelding hierboven is een illustratie van een lage baan om de aarde. Deze baan ligt relatief dicht bij de baan van de aarde. Het bevindt zich op een hoogte van minder dan 1000 kilometer en kan zich tot 160 kilometer boven het aardoppervlak bevinden. Satellieten in deze baan hoeven geen specifiek pad rond de aarde te volgen. Er is meer dan één beschikbare route in deze baan. Dit maakt het de meest gebruikte baan. Dit is de baan die wordt gebruikt voor het internationale ruimtestation. Vanwege de nabijheid van de aarde wordt het gebruikt voor satellietbeelden en produceert het beelden met een hoge resolutie.
- Middelgrote baan om de aarde. De afbeelding hierboven is een illustratie van een middelmatige baan om de aarde. Dit bestaat uit een breed scala aan banen. Satellieten in deze baan hoeven geen specifieke paden te volgen. Het wordt het meest gebruikt door navigatiesatellieten.
- Polaire baan. De afbeelding hierboven is een illustratie van een polaire baan. Satellieten in deze baan reizen van noord naar zuid over de polen van de aarde. Satellieten in deze baan passeren niet noodzakelijkerwijs de polen, aangezien ze binnen 20 tot 30 graden kunnen afwijken. Polaire banen worden gevonden op lage hoogte, 200 tot 1000 kilometer boven de aarde. Zonsynchrone baan is een soort polaire baan die over de poolgebieden loopt en synchroon is met de zon. Dit betekent dat satellieten in deze baan gesynchroniseerd zijn om zich in dezelfde positie ten opzichte van de zon te bevinden.
- Overdrachtbaan. De afbeelding hierboven is een illustratie van een overdrachtbaan. Deze banen worden gebruikt om van de ene baan naar de andere te gaan. Wanneer satellieten zich in deze baan bevinden, is het gemakkelijk om ze naar een andere baan te verplaatsen. Hierdoor kunnen satellieten een baan op grote hoogte bereiken zonder een lanceervoertuig nodig te hebben om het helemaal te dragen.
Overzicht
Dat hebben we geleerd;
- Een baan verwijst naar een gebogen traject dat een object volgt.
- De beweging van objecten die een baan volgen, wordt beïnvloed door de zwaartekracht.
- Objecten met dezelfde massa draaien om elkaar heen met niets in het midden, maar kleine objecten in de ruimte draaien rond grotere objecten.
- We gebruiken raketten om satellieten in banen in de ruimte te lanceren.
