ماهواره‌ها و فضاپیماها را با قرار دادن روی موشک‌هایی که چندین تن سوخت پیشران دارند به فضا پرتاب می‌کنیم و می توانند بالاتر از جو زمین پیش می‌روند. هنگامی که موشک به اندازه کافی از زمین فاصله گرفت، ماهواره یا فضاپیما را رها می‌کند. سوخت پیشران به موشک انرژی کافی برای دور شدن از سطح زمین را می‌دهد. به دلیل وجود نیروی گرانش زمین، بزرگترین و سنگین‌ترین فضاپیماها به بزرگترین موشک‌ها و بیشترین نیروی پیشران نیاز دارند.
موشک چگونه پرتاب می‌شود؟
بیش از 300 سال پیش، دانشمندی به نام اسحاق نیوتن سه قانون اساسی در توصیف نحوه حرکت اشیا ارائه کرد. براساس یکی از همین قوانین، هر عملی، عکس‌العملی مساوی و در خلاف جهت آن دارد. این قانون مهم‌ترین نظریه‌ای است که نحوه کار موشک را توضیح می‌دهد.
اگر تصاویر یا ویدیوهایی از پرتاب موشک را ببینید، اگزوز را خواهید دید که از قسمت پایینی موشک در حال خارج شدن است. اگزوز شامل ترکیبی از شعله‌های آتش، گازهای داغ و دودی است که حاصل از سوختن پیشرانه‌های موشک است.
مسیر خروج اگزوز از موتور موشک به سمت زمین است که به آن نیروی «عمل» میگویند. در پاسخ به نیروی عمل، موشک شروع به حرکت در جهت مخالف کرده و از زمین بلند می‌شود که به نیرویی که باعث حرکت موشک می‌شود، نیروی عکس‌العمل میگویند.
آیا موشک پس از پرتاب شدن به حرکت خود ادامه خواهد داد؟
به این سادگی نیست. گرانش زمین موشک را به سمت پایین می‌کشد و وقتی که موشک سوخت خود را بسوزاند و اگزوز را از قسمت انتهایی بیرون براند، نیرویی واکنشی به نام «رانش» تولید می‌کند. موشک برای پرتاب نیاز به مقدار کافی«پیشران» دارد، به طوری که نیرویی که موشک را به سمت بالا می‌راند باید بیشتر از نیرویی باشد که آن را به سمت زمین می‌کشد.
حداقل سرعت موشک باید به میزان 17800 مایل در ساعت برسد تا بتواند بالاتر از سطج جو زمین، در یک مسیر منحنی به دور زمین پرواز کند. این سرعت تضمین می‌کند که موشک دوباره به سمت زمین کشیده نشود. اما آنچه پیش می‌آید به این بستگی دارد که کجا می‌خواهید بروید.
نحوه چرخش موشک به دور زمین:
فرض کنید، می‌خواهید ماهواره‌ای که به دور زمین می‌چرخد را به فضا پرتاب کنید. موشک پرتاب می‌شود و هنگامی که به فاصله‌ی مناسبی از سطح زمین برسد ماهواره را رها می‌کند.
از یک سو، انرژی تکانه‌ای که ماهواره از موشک گرفته، آن را به یک جهت می‌کشد و از سوی دیگر جاذبه زمین، آن را به جهتی دیگر می‌کشد. این تعادل بین گرانش و تکانه، باعث می‌شود ماهواره در مدار بماند.
ماهواره‌هایی که به دور زمین می‌چرخند، گرانش زمین را به شدت احساس می‌کنند و برای ماندن در مدار، باید سریع‌تر از ماهواره‌ای که در فاصله‌ی دورتری از مدار می‌چرخد، حرکت کنند.
بیایید ایستگاه فضایی بین المللی را که حدود 250 مایل بالاتر از سطح زمین و با سرعتی در حدود 17150 مایل در ساعت می‌چرخد را با ماهواره‌های ردیابی و رله داده مقایسه کنیم. ماهواره‌های ردیابی و رله داده که در فاصله‌ای دورتر از زمین قرار دارند، در ارتفاع بیش از 22000 مایل در مدار قرار می‌گیرند و باید برای ماندن در مدار، بسیار کندتر یعنی با سرعت 6700 مایل در ساعت حرکت کنند.