人工衛星の末路

現在いろいろな分野でＧＰＳが活躍しています。これらは6つの軌道上を回っている24個の衛星からの電波を使っているということですがこれらの衛星は寿命がきたらどうなるのでしょうか。半永久的に回り続けるのでしょうか、それとも落ちて大気圏で燃え尽きるのでしょうか。人工衛星が回り続ける原理から教えていただけないでしょうか。また、人工衛星の制御は地上からするのでしょうか。ぜひ知りたいので教えてください。よろしくお願いいたします。　sakura54

No.4 ベストアンサー 回答者： moccha 回答日時： 2004/11/10 22:56

人口衛星が地球を回り続ける理由ですが、

ボールを水平に投げると、地球の重力でやがて落下します。このときボールの軌道は、弧を描くようになります。

もっと速い速度で投げると、遠くまで飛びますが、やはり落下します。

ロケットエンジンなどで、もっともっと速く打ち出すと、やはり弧を描きますが、地球は丸いので、その形に沿って飛び続ける速度があります。

さらに速く打ち出すと、地球の重力を振り切って、宇宙の果てに飛んでいきます。

地上からの高度により、衛星となれる速度が決まっていて、特定の高度になると、地球の自転する角度と衛星の回転角度が同じになるところがあります。この軌道を静止衛星軌道と言います。地上から見るといつも同じ位置に見えるので静止衛星と呼びますが、実際には地球を周回しています。

静止衛星と、軍事衛星などの低軌道の衛星では、末路が異なります。

通信用静止衛星、気象用静止衛星は、高度が高く空気の影響が大変少ないので、地表まで落下することはないようです。

軍事用などの比較的高度の低い衛星は空気の抵抗で速度が遅くなり、やがて落下します。安全な場所(海上や砂漠)などに落下するように、最後の姿勢制御用のモータを搭載していて、落下する間際に軌道を修正します。
衛星自体が大型でない場合、燃え尽ることもあります。燃え尽きるかどうかは、衛星の材質、大気圏への突入角度、速度が関係するので一概には言えません。

水面に対して、水平に石を投げると水面で石が跳ねますが、同じことが衛星でも起こって、大気圏突入角度があまりにも小さい場合は、跳ね返されて、宇宙の果てに飛んでいきます。

人工衛星の制御はもちろん、プログラムの変更も地上から行います。他の惑星探査用衛星も地上から操作します。

この回答への補足

mocchaさん、丁寧に教えてくださってありがとうございました。ご回答の中で2点さらに教えていただきたいことがあります。ひとつは「ボールを地面に水平に投げる」という説明ですがロケットや衛星は最初は地面に垂直に打ち上げてある高さで軌道修正して地面に水平にするのでしょうか。2点目は静止衛星など高い軌道を飛ぶ衛星の末路は他の方が書かれているように衛星の墓場のような軌道を半永久的に回るのでしょうか。よろしくお願いいたします。

補足日時：2004/11/11 20:17

No.3 回答者： mmmma 回答日時： 2004/11/10 19:46

物理で円運動を習われたことはありますか？人工衛星は地球の重力を向心力とする円運動（楕円運動）をしています。

つまり地球の重力によって人工衛星の飛行方向が変えられているのですが、その変化の具合が地球の表面と沿うような位置に速度と高度を調整して配置しているのです。
しかし徐々にこの位置からのズレが出てきてしまうので、地上からの制御でズレを修正しています。

ところで寿命のきた衛星ですが、ほとんどのものは衛星の墓場のような場所へ移動させて、半永久的に地球を回り続けます。

No.2 回答者： marbin 回答日時： 2004/11/10 19:35

手抜きレスですみません。

↓が参考になると思います。

「人工衛星」
http://spaceinfo.jaxa.jp/note/eisei/j/eis_j.html

No.1 回答者： silpheed7 回答日時： 2004/11/10 19:31

低軌道を周回する人工衛星は、わずかにある空気の抵抗により、いずれ落下してきます。

人工衛星が回り続けるのは遠心力と引力が釣り合っている状態だと思って下さい。
ある意味、人工衛星は落下し続けています。

人工衛星の制御は、地上から行われます。