Приливная синхронизация ИСЗ

[sanches80]

Происходит ли гравитационный захват (синхронизация) ИЗС на орбите вокруг Земли с течением времени?
Допустим есть некий нерабочий спутник удлиненной формы, невращался относительно звезд. Синхронизирует ли он сам по себе своё вращение с Землей в разумное время по человеческим меркам? десятки-сотни лет

[-Юрий-]

Вопрос как-то странно поставлен. Если говорить о приливной синхронизации спутника, то подразумевается наверно остановка вращения спутника вокруг своей оси (если таковая имеется). Такая синхронизация возможна была бы, если бы спутник был не твёрдый, металлический, а какой-нибудь вязкий, из текучего материала. Например, какая-нибудь ёмкость с жидкостью. Тогда можно говорить о приливном трении и торможении вращения.
А если имеется ввиду прекращение обращения спутника вокруг планеты, и остановка его над какой-то одной точкой планеты (геостационарная орбита), то такое невозможно. Ничего не мешает ему бесконечно долго обращаться вокруг планеты. Правда, если этот спутник будет летать в атмосфере, пусть даже сильно разрежённой, то он со временем будет терять скорость, снижаться и в конце концов упадёт на планету или сгорит в атмосфере, если не очень большой. Некоторые наши искусственные спутники летают не очень высоко и слегка тормозятся о верхние слои атмосферы, теряют скорость, снижаются, и изредка  приходится корректировать их орбиту. Но это в том случае, если спутник, или космическая станция снабжены корректирующими двигателями для этих целей. А если нет, то со временем они снижаются и сгорают в атмосфере.

[Diman]

"если этот спутник будет летать в атмосфере, пусть даже сильно разрежённой, то он со временем будет терять скорость, снижаться и в конце концов упадёт на планету или сгорит в атмосфере, если не очень большой"
Правильно!

[sanches80]

Вопрос как-то странно поставлен. Если говорить о приливной синхронизации спутника, то подразумевается наверно остановка вращения спутника вокруг своей оси (если таковая имеется).

Имелось в виду как Луна у нас.

Такая синхронизация возможна была бы, если бы спутник был не твёрдый, металлический, а какой-нибудь вязкий, из текучего материала. Например, какая-нибудь ёмкость с жидкостью. Тогда можно говорить о приливном трении и торможении вращения.

т.е. никакой сколько нибудь реальной потери энергии у металлического спутника не будет, и он спокойно миллионы лет прокрутится? (если пренебречь торможением атмосферы и падением)
Просто ребята знакомые утверждают что притяжение Земли будет деформировать спутник по время вращения, пускай там на доли миллиметра, но будут. На это уходит энергия. Спутник должен приливно-захватиться в разумное время. Как посчитать такое в цифрах не малейшего представления (((

[-Юрий-]

ребята знакомые утверждают что притяжение Земли будет деформировать спутник по время вращения

Эта деформация настолько ничтожна, что о ней можно вообще не говорить. Но даже просто деформация твёрдой металлической конструкции является обратимой, то есть пружинистой, как мост, например, по которому едут автомобили. Он деформируется при нагрузке, а при снятии нагрузки опять возвращается в исходное положение. Также и спутник. Если бы его вещество перемешивалось при его вращении, тогда было бы трение этого вещества. Для этого нужна или жидкость или даже сыпучие материалы. Но в принципе и металлическая конструкция может перемешиваться в своей массе, если этот спутник будет обращаться с огромной скоростью вокруг какого-нибудь сверхмассивного объекта при небольшом расстоянии от него, например Чёрной дыры. Тогда мощнейшее гравитационное поле Чёрной дыры с одной стороны, и мощнейшая центробежная сила с другой просто будут перемешивать этот металл как пластилин. А гравитационное поле обычных объектов типа Земли недостаточно для этого. Для того, чтобы посчитать какой металл при каких условиях гравитации и скорости обращения будет пластично деформироваться, надо обратиться к специалистам по сопромату, уж они-то должны дать ответ.

[kismet]

Все известные брошенные спутники - вращаются. Скорость вращения со временем меняется.

[-Юрий-]

Все известные брошенные спутники - вращаются. Скорость вращения со временем меняется.

Причём скорость вращения, как правило, ускоряется. Спутники не являются чисто металлической конструкцией, в них много и других всяких материалов. А могут даже оставаться топливные баки с остатками топлива. К тому же на спутники действует не только гравитация Земли, но и магнитное поле Земли, гравитация Луны, Солнца, других спутников, которых вокруг Земли болтается уже целый рой - многие и многие тысячи. Всё это действует на брошенные спутники непредсказуемо.

[Klapaucius]

Просто ребята знакомые утверждают что притяжение Земли будет деформировать спутник по время вращения, пускай там на доли миллиметра, но будут. На это уходит энергия. Спутник должен приливно-захватиться в разумное время. Как посчитать такое в цифрах не малейшего представления (((

Если спутник не сфера, а скажем палка длиной 5 м, разные концы будут удалены от Земли на эти 5 м. 2 раза за каждый период вращения. Если конечно орбита идеальная, т.е. плоскость вращения совпадает с плоскостью обращения. Иначе сила будет меньше.
Однако все факторы из ответа #6 Юрия более существенны. Если их убрать (Солнце, Луну, оставить только Землю как массивную точку и палку длиной 5м. вращающуюся вокруг неё на орбите порядка тысяч км.), то заметного изменения периода вращения спутника (скажем 1%) придётся ждать наверное не миллиарды лет, а дольше.

[sanches80]

Все известные брошенные спутники - вращаются.

По большому счету ответ именно на этот вопрос я и искал. Спасибо.

[1valdis]

Причём скорость вращения, как правило, ускоряется.

Неправда. Ускоряется только в течении выхода остатков топлива. Дальше - замедляется магнитным полем Земли.
ЗЫ: ТСу плюс, отличный вопрос, на который и мне было интересно узнать ответ.

[xd]

Есть такой метод пассивной ориентации, а заодно и демпфирования вращения, как гравитационная штанга: длинный металлический прут, иногда с небольшим грузиком на конце. Для ориентации плюс-минус лапоть вполне годится.

[sanches80]

Все-таки получается удлиненные объекты стабилизируются. За пример с Салютом-7 благодарен. Стабилизация идет за счет гравитации или больше за счет аэродинамики атмосферы/магнитного поля земли?

[Foma]

Стабилизация идет за счет гравитации или больше за счет аэродинамики атмосферы/магнитного поля земли?

Как вы понимаете, все зависит от конкретных обстоятельств. От того, что действует на спутник и каковы механизмы диссипации. Для совсем низкоорбитальных объектов определяющим фактором будет атмосфера. Если взять  более долгоживущие спутники, летающие, скажем, на высоте 1000 км, то в их стабилизации важную роль играет магнитное поле Земли. Связанные с ним диссипативные эффекты экспоненциально увеличивают период вращения, причем типичное время удвоения периода составляет 3-5 лет (см тут или тут). То есть лет за 50 такой спутник скорее всего угомонится.