یه ماهواره چطور سال‌ها بالای سرمون می‌مونه و نمی‌افته؟

یه توپ رو بنداز بالا؛ برمی‌گرده. همون جاذبه‌ی زمین که برش می‌گردونه، اون بالا هم هست. در ارتفاع ایستگاه فضایی، جاذبه تقریباً نه‌دهمِ همونیه که الان تو رو روی صندلی نگه داشته.

فضانوردها توی ایستگاه شناورن، ولی نه چون جاذبه‌ای نیست. شناورن چون خودشون و ایستگاه و هر چیزی که اون‌جاست با هم دارن می‌افتن. وقتی همه‌چیز با هم سقوط کنه، هیچ‌چیز به هیچ‌چیز فشار نمیاره، و این همون حس بی‌وزنیه. اسم این حالت سقوط آزاده.

پس جواب اول عجیبه: ماهواره نمی‌مونه، داره می‌افته. سؤال واقعی اینه که چرا به زمین نمی‌رسه.

نیوتن این رو با یه آزمایش فکری ساده نشون داد. یه کوه خیلی بلند رو تصور کن و یه توپ جنگی بالای اون. توپ رو افقی شلیک کن. کمی جلوتر می‌خوره زمین. تندتر شلیک کن، دورتر می‌افته.

ولی زمین صاف نیست، گرده. یه جایی سرعت اون‌قدر زیاد می‌شه که توپ به همون اندازه که پایین میاد، زمین هم از زیرش کنار می‌ره. به این مسیر می‌گن مدار.

ماهواره‌ی واقعی همین توپه. موشک کار کوه و شلیک رو می‌کنه: بالا می‌برتش و سرعت اول رو بهش می‌ده. از اون به بعد ماهواره تمام عمرش فقط می‌افته.

این سرعت کم نیست. در مدارهای پایین نزدیک ۳۰ هزار کیلومتر در ساعته، و با این سرعت، ماهواره تقریباً هر ۹۰ دقیقه یه بار کل زمین رو دور می‌زنه.

روی زمین هر چیزی که حرکت می‌کنه بالاخره می‌ایسته. توپی که روی چمن قل بخوره کم‌کم کند می‌شه، چون چمن و هوا سرعتش رو می‌خورن.

اون بالا تقریباً هوایی نیست. پس چیزی هم نیست که جلوی ماهواره رو بگیره و سرعتش رو کم کنه. سرعتی که موشک یه بار بهش داده همون‌جا می‌مونه، و تا وقتی این سرعت هست، سقوط دور زمین هم ادامه داره.

هر چی مدار بالاتر باشه، سرعت لازم کمتره. ماهواره‌های خیلی بالا، که مدارشون رو مدار زمین‌ایستا می‌گن، اون‌قدر آروم می‌چرخن که هر دورشون درست هم‌اندازه‌ی یه چرخش خود زمینه. برای همین از روی زمین همیشه بالای یه نقطه دیده می‌شن، انگار سر جاشون وایستادن، در حالی که اونا هم دارن می‌افتن.

گفتیم اون بالا «تقریباً» هوایی نیست. در مدارهای پایین هنوز ردّ رقیقی از هوا هست که هر دور کمی از سرعت ماهواره رو می‌گیره. ماهواره‌ی کندتر دیگه اون‌قدر تند از کنار زمین رد نمی‌شه، و مدارش در چند ماه یا چند سال کم‌کم پایین میاد.

برای همین ایستگاه فضایی رو هر چند وقت یه بار هل می‌دن بالا: یه فضاپیمای باری که بهش وصله چند دقیقه موتورش رو روشن می‌کنه و مدار رو چند کیلومتر بالاتر می‌بره.

این ترمز ثابت نیست. وقتی خورشید فعال‌تره، هوای بالایی گرم می‌شه و هوای غلیظ‌ترِ پایین تا ارتفاع ماهواره‌ها بالا میاد. چند سال پیش یه طوفان مغناطیسی خفیف همین کار رو کرد و بیشتر ماهواره‌های یه دسته‌ی تازه پرتاب‌شده‌ی استارلینک پایین اومدن و توی هوا سوختن.

ولی بعضی‌ها خیلی دووم میارن. ونگارد، یه کره‌ی فلزی کوچیک که سال ۱۹۵۸ پرتاب شد، هنوز داره دور زمین می‌افته. اول فکر می‌کردن هزاران سال اون بالا بمونه، ولی ترمز هوا از انتظار قوی‌تر بود و تخمین به چند قرن رسید.