لماذا لا تسقط محطة الفضاء الدولية على الأرض؟

تُعدُّ  محطة الفضاء الدولية أكبرَ منشأة من صنع الإنسان في الفضاء، وأكبرَ قمرٍ صناعي في مدار أرضي منخفض، ويمكن رؤيتها بوضوح بالعين المجردة من سطح الأرض بشكل منتظم. لكن كيف تبقى في مدارها حول الأرض دون أن تسقط؟

سنتعرف معاً في هذا المقال (1).

تُؤثّر الجاذبية في جميع الأجسام الموجودة  في الكون، بما في ذلك الأجسام المحيطة بالأرض. كيف تُسهم هذه القوة في الحفاظ على مدارات الدوران حول الأرض ؟

لنتحدث في البداية عن مفهوم الحركة الدائرية في الفيزياء؛ هي حركةٌ يتحرك الجسم فيها بمحاذاة محيط دائرة ثابتة القطر، وتكون الحركة بسرعة زاوية ثابتة مقداراً ومتغيرة اتجاهاً.

ولكي نحصل على الحركة الدائرية يجب أن يتواجد شرطان :

1. سرعة ابتدائية 
2. قوة جذب مركزي عمودية على اتجاه الحركة (3,2).

ما علاقة هذا بمحطة الفضاء الدولية وبقائها في مدارها ؟

تخيل معي أن هناكَ جسماً يدورُ بسرعة v وحدثَ تغيرٌ صغير في هذه السرعة بمقدار ،v مع العلم أن التغيرَ في السرعة يُمكن أن يكونَ بأي اتجاه.

فإن مربعَ السرعةِ الجديدة بعد التغير

 ومعدلَ تغير مربع السرعة 

ونظراً لأن حاصلَ الضرب القياسي بين مُتجهين لايساوي الصفر إلا إذا كان المُتجهان متعامدين، وفي حالة الحركة الدائرية فإن مُتجهي التسارع و التغير في السرعة متعامدين على متجه السرعة (3).

أي أن السرعة في هذه الحالة تغير اتجاهها فقط، ولو كانَ التغير في السرعة غيرَ كافٍ ليحني اتجاه السرعة فسوف يبقى الجسم يدور حول مساره. 

وهذا ينطبق أيضاً على محطة الفضاء الدولية؛ إذ تؤثر قوى الجاذبية فيها من كوكب الأرض وتعمل كقوةِ جذب مركزي و تتحرك بسرعة كافية كي لا تؤثر فيها وبالتالي تبعدها عن مسارها (4).

المصادر: