人工衛星– 人工衛星の『なぜ？』 –

人工衛星は太陽電池だけでは連続運用できません。日照中に発電し、バッテリーへ蓄電し、日陰中は蓄えた電力を使い、電力制御器が充放電・電圧・配電を管理する理由を解説します。

人工衛星の寿命は、燃料残量、バッテリー劣化、太陽電池の発電低下、電子機器や可動部の劣化などで決まります。設計寿命と実際の運用寿命が違う理由を解説します。

運用を終えた人工衛星やロケットは軌道上に残ると高速のスペースデブリになります。なぜ小さな破片でも危険なのか、衝突でデブリが増える仕組み、追跡・回避・除去策を解説します。

人工衛星は重力がないから浮いているのではなく、地球へ落ち続けながら横向きに進むことで軌道を回ります。円軌道・楕円軌道、速度、周期、軌道要素の仕組みを解説します。

人工衛星の高度は単なる地表からの距離ではなく、地球中心からの軌道半径、円軌道速度、軌道周期と結びついています。高度・速度・周期が同じ重力法則から決まる仕組みを解説します。

人工衛星の速度は、重力、地球中心からの距離、軌道エネルギー、軌道形状で決まります。円軌道速度、vis-viva式、楕円軌道、軌道変更、脱出速度まで仕組みを解説します。

人工衛星のデータは、符号化・変調・増幅を経て電波に載せられ、アンテナから地上へ送られます。受信側で復調・復号して元の情報へ戻すまでの通信サブシステムの仕組みを解説します。

GPSは、衛星群・地上管制・受信機の3つが連携し、PRNコード、航法メッセージ、擬似距離を使って位置と時刻を計算します。GPS全体の仕組みをデータの流れから解説します。

人工衛星の軌道は、衛星の目的に合わせて決められます。高度・傾斜角・周期・軌道形状が観測範囲、再訪頻度、通信条件、寿命を左右する理由を解説します。

人工衛星は高度によって観測範囲、地上分解能、軌道周期、大気抵抗、寿命が変わります。低軌道・超低高度・静止軌道を比べながら、高度が衛星性能を左右する理由を解説します。