Umjetni satelit Zemlje je svemirska letjelica koja se okreće oko Zemlje dok je u geocentričnoj orbiti. U početku se riječ "sputnjik" koristila za označavanje sovjetskih svemirskih letjelica, ali 1968-1969. Implementirana je ideja o stvaranju međunarodnog višejezičnog svemirskog rječnika, u kojem se, zajedničkim dogovorom zemalja učesnica, termin "satelit" počeo primjenjivati ​​na umjetne satelite Zemlje lansirane u bilo kojoj zemlji svijeta.
Prema međunarodnom sporazumu, svemirska letjelica se smatra satelitom ako je izvršila najmanje jedan okret oko Zemlje. Da bi se satelit lansirao u orbitu, potrebno mu je dati brzinu jednaku ili veću od prve izlazne brzine. Visina leta satelita može biti različita i kreće se od nekoliko stotina do stotina hiljada kilometara.

Najniža nadmorska visina određena je prisustvom procesa brzog kočenja u gornjih slojeva atmosfera. Orbitalni period satelita takođe zavisi od visine, koja varira od
nekoliko sati do nekoliko dana. Koriste se u naučnim istraživanjima i rešavanju primenjenih problema. Dijele se na vojne, meteorološke, navigacijske, komunikacijske satelite itd. Postoje i radio-amaterski sateliti.

Ako satelit na brodu ima predajnu radio opremu, bilo koje mjerne instrumente, blic lampe koje se koriste za slanje signala, tada se smatra aktivnim. Pasivni umjetni zemaljski sateliti koriste se za realizaciju niza naučnih zadataka i kao objekti za posmatranje sa zemljine površine.

Masa satelita direktno zavisi od zadataka koje lansirni objekat mora da realizuje u svemiru blizu Zemlje, a može se kretati od stotina grama do stotina tona.

Umjetni sateliti imaju određenu orijentaciju u prostoru ovisno o postavljenim zadacima. Na primjer, vertikalna orijentacija se koristi za satelite čiji je glavni zadatak promatranje objekata na površini Zemlje iu njenoj atmosferi.

Za astronomska istraživanja, sateliti su orijentisani prema nebeskim tijelima koja se proučavaju. Pojedinačne satelitske elemente, poput antena, moguće je orijentisati prema zemaljskim prijemnim stanicama, a solarne panele prema Suncu.

Sistemi za orijentaciju satelita dijele se na pasivne (magnetne, aerodinamičke, gravitacijske) i aktivne (sisteme opremljene kontrolnim elementima).

Potonji se uglavnom koriste na tehnički složenim umjetnim satelitima i svemirskim letjelicama.

Prvi veštački satelit na svetu bio je Sputnjik 1. Lansiran je 4. oktobra 1957. sa kosmodroma Bajkonur.

Vodeći naučnici SSSR-a radili su na stvaranju ove svemirske letjelice, uključujući osnivača praktične kosmonautike S.P. Koroljeva, M.K.Tihonravova i mnogih drugih. Satelit je bio aluminijumska kugla prečnika 58 cm i mase 83,6 kg. Na vrhu su bile dvije antene, od kojih se svaka sastojala od dvije igle i četiri antene. Satelit je bio opremljen sa dva radio predajnika sa napajanjem. Domet odašiljača bio je takav da su radio-amateri mogli pratiti njegovo kretanje. Izvršio je 1.440 okreta oko Zemlje za 92 dana. Tokom leta postalo je moguće po prvi put odrediti gustinu gornjeg sloja atmosfere promjenom orbite satelita, osim toga, dobijeni su i prvi podaci o širenju radio signala u jonosferi. Već 3. novembra lansiran je drugi, biološki, Zemljin satelit, koji je na brodu, pored poboljšane naučne opreme, isporučen u orbitu Živo biće- pas Lajka. Ukupna težina satelita bila je 508,3 kg. Satelit je opremljen sistemima za termičku kontrolu i regeneraciju za održavanje uslova neophodnih za život životinje.

Prvi vještački satelit SSSR-a za izviđačke svrhe bio je Zenit-2, koji je lansiran u orbitu 26. aprila 1962. godine. U kompletu opreme nalazila se kapsula za bacanje fotografskog materijala i različita foto i radio-izviđačka oprema.

Sjedinjene Američke Države postale su druga svjetska sila koja je otkrila svemir lansiranjem svog satelita Explorer 1 1. februara 1958. (prema nekim izvorima, 31. januara 1958.). Lansiranje i razvoj satelita izvršio je tim stručnjaka pod komandom bivšeg njemačkog inženjera Wernhera von Brauna, tvorca "oružja za odmazdu" - rakete poznate kao V-2. Satelit je lansiran pomoću balističke rakete Redstone, koja je koristila mješavinu etil alkohol i hidrazin (N,H4). Masa satelita bila je 8,3 kg, što je 10 puta manje od sovjetskog satelita, međutim, Explorer 1 je imao Geigerov brojač i senzor atmosferskih čestica na brodu.
Francuska je postala treća svemirska sila, lansiravši satelit Asterix-1 26. novembra 1965. Australija je bila sledeća sila koja je stekla pravo da se zove svemirska sila, to se dogodilo 29. novembra 1967. godine, satelit se zvao VRESAT-1 . Godine 1970. dvije sile su se odmah pridružile listi umjetnih Zemljinih satelita - Japan (satelit Osumi) i Kina (satelit Kina-1).

Prvi vještački satelit Zemlje

Umjetni satelit Zemlje (AES) - koji se okreće u geocentričnoj orbiti.

Kretanje umjetnog Zemljinog satelita u geostacionarnoj orbiti

Da bi se kretao u orbiti oko Zemlje, uređaj mora imati početnu brzinu jednaku ili veću od prve izlazne brzine. AES letovi se izvode na visinama do nekoliko stotina hiljada kilometara. Donja granica visine leta satelita određena je potrebom da se izbjegne proces brzog kočenja u atmosferi. Orbitalni period satelita, ovisno o prosječnoj visini leta, može se kretati od jednog i po sata do nekoliko godina. Od posebnog značaja su sateliti u geostacionarnoj orbiti, čiji je orbitalni period striktno jednak jednom danu i stoga za zemaljskog posmatrača „vise“ nepomično na nebu, što omogućava da se oslobode rotirajućih uređaja u antenama.

Termin satelit obično znači bez posade svemirski brod, međutim, blizu Zemlje sa posadom i automatski teret svemirski brodovi, i orbitalne stanice u stvari, oni su i sateliti. Automatske međuplanetarne stanice i međuplanetarne svemirske letjelice mogu se lansirati u duboki svemir kako zaobilazeći satelitsku fazu (tzv. prava ascenzija), tako i nakon preliminarnog lansiranja u tzv. satelitsku referentnu orbitu.

Kao prvo svemirsko doba sateliti su lansirani samo preko lansirnih vozila, a do kraja 20. vijeka se raširilo i lansiranje satelita sa drugih satelita - orbitalnih stanica i svemirskih letjelica (prvenstveno iz MTKK-spejs šatla). Kao sredstva za lansiranje satelita, teoretski su mogući svemirski brodovi MTKK, svemirski topovi i svemirski liftovi, ali još nisu implementirani. Samo kratko vrijeme nakon početka svemirskog doba postalo je uobičajeno lansirati više od jednog satelita na jednom lansirnom vozilu, a do kraja 2013. broj istovremeno lansiranih satelita u nekim lansirima premašio je tri desetine. Tokom nekih lansiranja poslednji koraci lansirne rakete također idu u orbitu i na neko vrijeme zapravo postaju sateliti.

Bespilotni sateliti imaju masu od nekoliko kg do dvadesetak tona i dimenzije od nekoliko centimetara do (posebno, kada se koriste solarni paneli i antene na uvlačenje) nekoliko desetina metara. Svemirski brodovi i svemirski avioni koji su sateliti dosežu nekoliko desetina tona i metara, a montažne orbitalne stanice dostižu stotine tona i metara. U 21. stoljeću, razvojem mikrominijaturizacije i nanotehnologije, stvaranje ultra-malih cubesat satelita (od jednog do nekoliko kg i od nekoliko do nekoliko desetina cm) postalo je masovni fenomen, a također i novi format pocketsat (bukvalno džep) od nekoliko stotina ili desetina grama i nekoliko centimetara.

Sateliti su prvenstveno dizajnirani tako da se ne mogu vratiti, ali neki od njih (prvenstveno s posadom, a neke teretne svemirske letjelice) se mogu djelimično povratiti (imaju lender) ili u potpunosti (svemirski avioni i sateliti koji se vraćaju na brod).

Umjetni sateliti Zemlje se široko koriste za naučno istraživanje i primenjenim zadacima (vojni sateliti, istraživački sateliti, meteorološki sateliti, navigacioni sateliti, komunikacioni sateliti, biosateliti itd.), kao i u obrazovanju (univerzitetski sateliti su postali masovna pojava u svetu; sateliti koje stvaraju nastavnici, diplomirani studenti i studenata Moskovskog državnog univerziteta, planirano je lansiranje satelita Moskovskog državnog tehničkog univerziteta Bauman) i hobi - radio-amaterskih satelita. Na početku svemirskog doba, satelite su lansirale države (nacionalne vladine organizacije), ali tada su sateliti privatnih kompanija postali široko rasprostranjeni. Pojavom kubesata i džepnih setova s ​​troškovima lansiranja do nekoliko hiljada dolara, postalo je moguće lansiranje satelita od strane privatnih osoba.

Satelite je lansiralo više od 70 različitih zemalja (kao i pojedinačne kompanije) koristeći i vlastita lansirna vozila (LV) i one koje kao usluge lansiranja pružaju druge zemlje i međuvladine i privatne organizacije.

Prvi satelit na svetu lansiran je u SSSR-u 4. oktobra 1957. (Sputnjik-1). Druga zemlja koja je lansirala satelit bile su Sjedinjene Američke Države 1. februara 1958. (Explorer 1). Sljedeće zemlje - Velika Britanija, Kanada, Italija - lansirale su svoje prve satelite 1962., 1962., 1964. godine. odnosno na američkim lansirnim raketama. Treća zemlja koja je lansirala prvi satelit na svojoj lansiru bila je Francuska 26. novembra 1965. (Asterix). Australija i Njemačka stekle su svoje prve satelite 1967. i 1969. godine. shodno tome i uz pomoć američke rakete-nosača. Japan, Kina i Izrael lansirali su svoje prve satelite na svojim lansirnim raketama 1970., 1970. i 1988. godine. Brojne zemlje - Velika Britanija, Indija, Iran, kao i Evropa (međuvladina organizacija ESRO, sada ESA) - lansirale su svoje prve satelite na stranim nosačima prije nego što su stvorile vlastita lansirna vozila. Prvi sateliti mnogih zemalja razvijeni su i kupljeni u drugim zemljama (SAD, SSSR, Kina, itd.).

Razlikuju se sljedeće vrste satelita:

Astronomski sateliti su sateliti dizajnirani za proučavanje planeta, galaksija i drugih svemirskih objekata.
Biosateliti su sateliti dizajnirani za izvođenje naučnih eksperimenata na živim organizmima u svemiru.
Daljinsko istraživanje Zemlje
Svemirski brod - svemirski brod sa posadom
Svemirske stanice - svemirske letjelice dugog trajanja
Meteorološki sateliti su sateliti dizajnirani za prijenos podataka u svrhu predviđanja vremena, kao i za praćenje klime na Zemlji
Mali sateliti su sateliti male težine (manje od 1 ili 0,5 tone) i veličine. Uključuje minisatelite (više od 100 kg), mikrosatelite (više od 10 kg) i nanosatelite (lakše od 10 kg), uklj. CubeSats i PocketSats.
Izviđački sateliti
Navigacijski sateliti
Komunikacioni sateliti
Eksperimentalni sateliti

10. februara 2009. godine, prvi put u istoriji, dogodio se sudar satelita. Sudarili su se ruski vojni satelit (lansiran u orbitu 1994., ali je povučen dvije godine kasnije) i radni američki satelit satelitskog telefonskog operatera Iridium. "Kosmos-2251" je težio skoro 1 tonu, a "Iridijum 33" 560 kg.

Sateliti su se sudarili na nebu iznad severnog Sibira. Kao rezultat sudara nastala su dva oblaka sitnih krhotina i krhotina ( ukupno bilo je oko 600 fragmenata).

Od ranog djetinjstva, kada čovjek gleda u zvjezdano nebo i Mjesec, pita se kako funkcioniraju svemir, zvijezde, planete, galaksija i svemir. Privlači nas sve nepoznato i neshvatljivo. Sovjetski naučnici su uspeli da podignu zavesu nad misterijom svemira pod vođstvom briljantnog inženjera dizajna Sergeja Pavloviča Koroljeva, pod čijim vođstvom su lansirali prvi veštački Zemljin satelit (skraćeno AES).

Prvi početak

Upravo je SSSR 4. oktobra 1957. godine prvi lansirao u svemir najjednostavniji zemaljski satelit, ili PS-1, na raketi-nosaru R-7 sa kosmodroma Bajkonur. Kreativni tim kreatora satelita predvodio je Sergej Koroljev.

Sergej Koroljov i Jurij Gagarin

Tehničke karakteristike prvog umjetnog satelita Zemlje prilično su primitivne u odnosu na satelite koji se lansiraju u naše vrijeme.

PS-1 je bila lopta prečnika oko 58 cm, na koju su bile pričvršćene četiri antene dužine 2,4 i 2,9 metara za prijem radio signala. Masa PS-1 bila je 83,6 kg. Unutar satelita su se nalazili senzori pritiska i temperature, ventilatori uključeni relejima, koji su počeli da rade ako temperatura poraste iznad +30C, prebacujući uređaj koji je prenosio signal sa satelita na Zemlju.

PS-1 se odvojio od lansirne rakete 295 sekundi nakon lansiranja, a već 315 sekundi nakon lansiranja, poslao je prvi radio-signal na zemlju koji je svaki radio-amater mogao primiti, to su bili signali koji su se ponavljali oko 2 minute: „Bip, bip. ” Ovi signali šokirali su cijeli svijet, počela je era kosmonautike i trke u naoružanju između SSSR-a i SAD-a.

PS-1 je ostao u eliptičnoj orbiti Zemlje 92 dana i izvršio 1440 okretaja oko planete nastavio je da emituje radio signal 20 dana. Nakon toga je brzina rotacije PS-1 počela opadati, te je 4. januara 1957. izgorio u gustim slojevima atmosfere zbog velikog trenja.

Svemirska tehnologija

Danas oko 13 hiljada veštačkih Zemljinih satelita već luta prostranstvima svemira, većina njih pripada SAD, Rusiji i Kini. Tehnologija za lansiranje satelita je da mu se omogući što veća brzina prilikom lansiranja. Jednom u eliptičnoj orbiti Zemlje, satelit će moći sam, bez uključivanja motora, zbog akumulirane brzine dugo vremena rotiraju i prenose signale.

Za moderni svijet umjetni sateliti su sastavni dio našeg svijeta komunikacijski sateliti, navigacijski sateliti, meteorološki sateliti, izviđački sateliti, biosateliti i mnogi drugi umjetni sateliti pomažu nam u svakodnevnom životu.

Prognoziramo vrijeme, iscrtavamo nove rute, koristimo mobilne komunikacije, satelitsku televiziju, bežični internet, crtamo karte i registrujemo zemljišne parcele povezane sa satelitom, a sve to zahvaljujući umjetnim satelitima Zemlje.

Istraživanje svemira

Mnogo je zanimljivih činjenica o vještačkim satelitima Zemlje, ali svemirske letjelice bez posade istražuju i druge planete. Dakle, pored satelita koji nam olakšavaju svakodnevni život, čovječanstvo ne miruje i trenutno postoje umjetni sateliti Mjeseca, Marsa, Sunca i Venere.

Umjetni satelit Mjeseca prvi su lansirali naučnici SSSR-a, ovaj satelit je prenosio fotografije površine Mjeseca, uz pomoć kojih su se naučnici uvjerili u njegov specifičan oblik, saznali njegovu strukturu i karakteristike gravitacije.
Umjetni satelit Marsa: u isto vrijeme, tri satelita su počela proučavati ovu planetu, dva sovjetska i jedan američki.

Svi ovi sateliti imali su različite zadatke, jedni su fotografisali površinu planete, drugi proučavali temperaturu, reljef, aerodinamičnost planete, prisustvo vode, ali vrijedi napomenuti da je prvi umjetni satelit koji je izvršio meko slijetanje na površinu ove planete bio je sovjetski satelit Mars-3.

Prvi vještački satelit u blizini Sunca pojavio se kada apsolutno nije bilo namjere da se tamo lansira. NASA-in satelit koji je trebao istraživati ​​površinu Mjeseca proletio je pored orbite Mjeseca i zaustavio se u orbiti Sunca. Rusija takođe ima svoj veštački satelit sunca, koji proučava aktivnost soli i prenosi geomagnetske baklje i fluktuacije.

Istraživanje Fobosa, mjeseca Marsa

Vještački sateliti Venere. Sovjetski Savez je 1975. godine prvi poslao umjetne satelite uz pomoć kojih su dobili visokokvalitetne snimke površine ove planete.

4. oktobar 1957. je dan za pamćenje za cijelo čovječanstvo na ovaj dan koji Ruska Federacija slavi svemirska sila Ruske Federacije, a i širom svijeta obilježava se proslava lansiranja prvog Zemljinog satelita.

IN savremeni svet Stanovnici naše planete već aktivno koriste dostignuća svemirske tehnologije. Naučni sateliti, kao što je svemirski teleskop, demonstriraju nam svu veličinu i neizmjernost prostora koji nas okružuje, čuda koja se dešavaju kako u udaljenim kutovima Univerzuma tako iu obližnjem svemiru. Primljena aktivna upotreba komunikacijski sateliti, kao što je npr. "Galaxy XI". Njihovim učešćem to je osigurano međunarodna i mobilna telefonija i naravno, satelitska televizija. Komunikacijski sateliti igraju veliku ulogu u distribuciji Internet. Zahvaljujući njima možemo ogromnom brzinom pristupiti informacijama koje se fizički nalaze na drugom kraju svijeta, na drugom kontinentu. Sateliti za nadzor, jedan od njih "Tacka", prenose informacije važne raznim industrijama i pojedinačnim organizacijama, pomažući, na primjer, geolozima u potrazi za nalazištima minerala, upravama glavni gradovi- izrada plana, ekolozi - procjena stepena zagađenja rijeka i mora. Avioni, brodovi i automobili koriste se za navigaciju Globalni sistem pozicioniranja (GPS) sateliti, a upravljanje morskim komunikacijama vrši se korištenjem navigacionih satelita i komunikacijskih satelita. Već smo navikli da u vremenskoj prognozi vidimo slike snimljene satelitima kao npr "Meteosat". Drugi sateliti pomažu naučnicima da prate stanje okruženje , prenoseći informacije kao što su visina valova i temperatura morske vode. Vojni sateliti pružaju vojskama i sigurnosnim agencijama širok spektar informacija, uključujući elektronske obavještajne podatke, koje se prenose, na primjer, putem satelita"magnum" , kao i slike vrlo visoke rezolucije koje izvode tajni sateliti za optičko i radarsko izviđanje

. U ovom dijelu stranice ćemo se upoznati sa mnogim satelitskim sistemima, principima njihovog rada i strukturom satelita. Za početak, da bismo odmah stekli predstavu o složenosti satelitskih sistema i komunikacija, razmotrimo jedan od prvih komunikacionih satelita, koji je „bliži stvarnosti“ - satelit.

"Comstar"

Comstar 1 komunikacijski satelit

Dizajn komunikacionog satelita Comstar-1 Za početak, da bismo odmah stekli predstavu o složenosti satelitskih sistema i komunikacija, razmotrimo jedan od prvih komunikacionih satelita, koji je „bliži stvarnosti“ - satelit Jedan od prvih geostacionarnih satelita koji se koristio za svakodnevne potrebe ljudi bio je satelit . Sateliti"Comstar 1" kontrolisano od strane operatera i iznajmljuje ih AT&T. Njihov vijek trajanja je predviđen za sedam godina. Oni prenose telefonske i televizijske signale širom Sjedinjenih Država, kao i Portorika. Preko njih se može istovremeno prenositi do 6.000 telefonskih razgovora i do 12 televizijskih kanala. Geometrijske dimenzije satelita "Comstar 1": visina: 5,2 m (17 ft), prečnik: 2,3 m (7,5 ft). Početna težina je 1.410 kg (3.109 lb).

Komunikaciona antena primopredajnika sa vertikalnim i horizontalnim polarizacionim rešetkama omogućava i prijem i prenos na istoj frekvenciji, ali sa okomitom polarizacijom. Zbog toga se kapacitet satelitskih radio frekvencijskih kanala udvostručuje. Gledajući unaprijed, možemo reći da se polarizacija radio signala danas koristi u gotovo svim satelitskim sistemima, što je posebno poznato vlasnicima satelitskih prijemnih televizijskih sistema, gdje je prilikom podešavanja na visokofrekventne televizijske kanale potrebno postaviti ili vertikalno ili horizontalna polarizacija.

Još jedna zanimljiva karakteristika dizajna je da se cilindrično tijelo satelita rotira brzinom od oko jednog okretaja u sekundi kako bi se osigurao efekat žiroskopske stabilizacije satelita u svemiru. Ako uzmemo u obzir znatnu masu satelita - oko jednu i po tonu - onda se efekat zaista događa. A u isto vrijeme, satelitske antene ostaju usmjerene na određenu tačku u svemiru na Zemlji kako bi tamo emitirale koristan radio signal.

Istovremeno, satelit mora biti u geostacionarnoj orbiti, tj. "visi" iznad Zemlje "nepokretno", tačnije lete oko planete brzinom njene rotacije oko sopstvene ose u pravcu njene rotacije. Odlazak sa tačke pozicioniranja usled uticaja različitih faktora, od kojih su najznačajniji ometajuća privlačnost Meseca, susreti sa kosmičkom prašinom i drugim svemirskim objektima, prati se kontrolnim sistemom i periodično podešavaju motori satelitski sistem kontrole položaja.

Na spoljnoj strani Sputnjika, četiri šiljaste antene emituju na kratkotalasnim frekvencijama iznad i ispod trenutnog standarda (27 MHz). Stanice za praćenje na Zemlji uhvatile su radio signal i potvrdile da je mali satelit preživio lansiranje i da je uspješno na putu oko naše planete. Mjesec dana kasnije Sovjetski savez lansirao Sputnjik 2 u orbitu. Unutar kapsule je bio pas Lajka.

U decembru 1957, očajnički pokušavajući da održi korak sa svojim protivnicima hladni rat, američki naučnici su pokušali staviti satelit u orbitu zajedno sa planetom Vanguard. Nažalost, raketa se srušila i izgorjela prilikom polijetanja. Ubrzo nakon toga, 31. januara 1958., Sjedinjene Države su ponovile sovjetski uspjeh usvajanjem Wernher von Braunovog plana za lansiranje satelita Explorer 1 američkom raketom. Redstone. Explorer 1 nosio je instrumente za detekciju kosmičkih zraka i otkrio je u eksperimentu Jamesa Van Allena sa Univerziteta Iowa da je bilo mnogo manje kosmičkih zraka nego što se očekivalo. To je dovelo do otkrića dvije toroidalne zone (koje su na kraju dobile ime po Van Allenu) ispunjene nabijenim česticama zarobljenim magnetsko polje Zemlja.

Ohrabreni ovim uspjesima, nekoliko kompanija počelo je razvijati i lansirati satelite 1960-ih. Jedan od njih je bio Hughes Aircraft, zajedno sa glavnim inženjerom Haroldom Rosenom. Rosen je vodio tim koji je implementirao Clarkovu ideju - komunikacijski satelit postavljen u Zemljinu orbitu na takav način da može odbijati radio valove s jednog mjesta na drugo. Godine 1961. NASA je sklopila ugovor s Hughesom za izgradnju serije satelita Syncom (sinhrone komunikacije). U julu 1963., Rosen i njegove kolege vidjeli su kako Syncom-2 poleti u svemir i uđe u grubu geosinhronu orbitu. Predsjednik Kennedy je koristio novi sistem razgovarati sa premijerom Nigerije u Africi. Ubrzo je poletio Syncom-3, koji je zapravo mogao emitovati televizijski signal.

Počela je era satelita.

Koja je razlika između satelita i svemirskog otpada?

Tehnički, satelit je svaki objekat koji kruži oko planete ili manje nebesko telo. Astronomi klasifikuju mjesece kao prirodne satelite, a tokom godina su sastavili listu stotina takvih objekata koji kruže oko planeta i patuljastih planeta na našoj planeti. Solarni sistem. Na primjer, izbrojali su 67 Jupiterovih mjeseci. I još uvijek je.

Objekti koje je napravio čovjek, poput Sputnjika i Explorera, također se mogu klasificirati kao sateliti jer oni, poput mjeseca, kruže oko planete. Nažalost, ljudska aktivnost je dovela do toga da postoji a velika količina smeće. Svi ovi komadi i krhotine ponašaju se kao velike rakete - okreću se oko planete velika brzina duž kružne ili eliptične staze. U strogom tumačenju definicije, svaki takav objekt može se definirati kao satelit. Ali astronomi općenito smatraju satelite onim objektima koji obavljaju korisnu funkciju. Ostaci metala i drugo smeće spadaju u kategoriju orbitalnih krhotina.

Orbitalni ostaci dolaze iz mnogih izvora:

• Eksplozija rakete koja proizvodi najviše smeća.
• Astronaut je opustio ruku - ako astronaut nešto popravlja u svemiru i promaši ključ, to je zauvijek izgubljeno. Ključ ide u orbitu i leti brzinom od oko 10 km/s. Ako pogodi osobu ili satelit, rezultati bi mogli biti katastrofalni. Veliki objekti poput ISS-a velika su meta svemirskog otpada.
• Odbačeni predmeti. Dijelovi kontejnera za lansiranje, poklopci objektiva fotoaparata i tako dalje.

NASA je lansirala specijalni satelit pod nazivom LDEF za proučavanje dugoročnih efekata sudara sa svemirskim otpadom. Tokom šest godina, satelitski instrumenti zabilježili su oko 20.000 udaraca, neke uzrokovane mikrometeoritima, a druge orbitalnim krhotinama. NASA-ini naučnici nastavljaju da analiziraju LDEF podatke. Ali Japan već ima ogromnu mrežu za hvatanje svemirskog otpada.

Šta je unutar običnog satelita?

Postoje sateliti različite forme i veličine i obavljaju mnoge razne funkcije, međutim, svi su u osnovi slični. Svi imaju metalni ili kompozitni okvir i kućište, koje inženjeri engleskog govornog područja nazivaju autobusom, a Rusi svemirskom platformom. Svemirska platforma objedinjuje sve i pruža dovoljno mjera kako bi se osiguralo da instrumenti prežive lansiranje.

Svi sateliti imaju izvor napajanja (obično solarni paneli) i baterije. Solarni paneli omogućavaju punjenje baterija. Najnoviji sateliti uključuju gorive ćelije. Satelitska energija je veoma skupa i izuzetno ograničena. Nuklearne ćelije se obično koriste za slanje svemirskih sondi na druge planete.

Svi sateliti imaju ugrađeni kompjuter za kontrolu i nadzor razni sistemi. Svi imaju radio i antenu. U najmanju ruku, većina satelita ima radio predajnik i radio prijemnik tako da zemaljska posada može ispitivati ​​i pratiti status satelita. Mnogi sateliti omogućavaju mnogo različitih stvari, od promjene orbite do reprogramiranja kompjuterskog sistema.

Kao što možete očekivati, sastavljanje svih ovih sistema nije lak zadatak. Za to su potrebne godine. Sve počinje od definisanja cilja misije. Određivanje njegovih parametara omogućava inženjerima da sastave potrebne alate i instaliraju ih u ispravnom redoslijedu. Kada su specifikacije (i budžet) odobrene, počinje montaža satelita. Odvija se u čistoj prostoriji, u sterilnom okruženju, što vam omogućava održavanje željenu temperaturu i vlažnosti i zaštite satelita tokom razvoja i montaže.

Umjetni sateliti se obično izrađuju po narudžbi. Neke kompanije su razvile modularne satelite, odnosno strukture čija montaža omogućava ugradnju dodatnih elemenata prema specifikaciji. Na primjer, sateliti Boeing 601 imali su dva osnovna modula - šasiju za transport pogonskog podsistema, elektronike i baterija; i set polica u obliku saća za odlaganje opreme. Ova modularnost omogućava inženjerima da sastave satelite iz praznih delova, a ne od nule.

Kako se sateliti lansiraju u orbitu?

Danas se svi sateliti lansiraju u orbitu na raketi. Mnogi ih prevoze u kargo odjelu.

U većini lansiranja satelita, raketa se lansira ravno prema gore, što joj omogućava da se kreće brže kroz gustu atmosferu i minimizira potrošnju goriva. Nakon što raketa poleti, upravljački mehanizam rakete koristi inercijski sistem navođenja kako bi izračunao potrebna podešavanja mlaznice rakete kako bi se postigao željeni korak.

Nakon što raketa uđe u zrak, na visini od oko 193 kilometra, navigacijski sistem ispušta male rakete, što je dovoljno da se raketa prebaci u horizontalni položaj. Nakon toga, satelit se oslobađa. Male rakete se ponovo ispaljuju i stvaraju razliku u udaljenosti između rakete i satelita.

Orbitalna brzina i visina

Raketa mora dostići brzinu od 40.320 kilometara na sat da bi u potpunosti pobjegla zemljina gravitacija i odleti u svemir. Svemirska brzina je mnogo veća od one koja je potrebna satelitu u orbiti. Oni ne izmiču Zemljinoj gravitaciji, već su u stanju ravnoteže. Orbitalna brzina je brzina potrebna za održavanje ravnoteže između gravitacijske sile i inercijalnog kretanja satelita. To je otprilike 27.359 kilometara na sat na visini od 242 kilometra. Bez gravitacije, inercija bi odvela satelit u svemir. Čak i uz gravitaciju, ako se satelit kreće prebrzo, bit će odnešen u svemir. Ako se satelit kreće presporo, gravitacija će ga povući natrag prema Zemlji.

Orbitalna brzina satelita zavisi od njegove visine iznad Zemlje. Što je bliže Zemlji, to veća brzina. Na visini od 200 kilometara, orbitalna brzina je 27.400 kilometara na sat. Da bi održao orbitu na visini od 35.786 kilometara, satelit mora putovati brzinom od 11.300 kilometara na sat. Ova orbitalna brzina omogućava satelitu da napravi jedan prelet svaka 24 sata. Budući da se i Zemlja okreće 24 sata, satelit na visini od 35.786 kilometara je u fiksnoj poziciji u odnosu na površinu Zemlje. Ova pozicija se naziva geostacionarna. Geostacionarna orbita je idealna za vremenske i komunikacijske satelite.

Općenito, što je viša orbita, satelit može duže ostati tamo. Na maloj visini, satelit se nalazi u zemljinoj atmosferi, što stvara otpor. On velika visina otpora praktično nema, a satelit, kao i mjesec, može ostati u orbiti vekovima.

Vrste satelita

Na Zemlji svi sateliti izgledaju slično - sjajne kutije ili cilindri ukrašeni krilima od solarnih panela. Ali u svemiru, ove mašine za obradu drveta se ponašaju veoma različito u zavisnosti od putanje leta, visine i orijentacije. Kao rezultat toga, klasifikacija satelita postaje složena stvar. Jedan pristup je određivanje orbite letjelice u odnosu na planetu (obično Zemlju). Podsjetimo da postoje dvije glavne orbite: kružna i eliptična. Neki sateliti počinju u elipsi, a zatim ulaze u kružnu orbitu. Drugi slijede eliptičnu putanju poznatu kao Molniya orbita. Ovi objekti obično kruže od sjevera prema jugu preko Zemljinih polova i potpuni prelet za 12 sati.

Sateliti u polarnoj orbiti također prolaze polove sa svakim okretajem, iako su njihove orbite manje eliptične. Polarne orbite ostaju fiksirane u svemiru dok se Zemlja rotira. Kao rezultat toga, veći dio Zemlje prolazi ispod satelita u polarnoj orbiti. Budući da polarne orbite pružaju odličnu pokrivenost planete, koriste se za mapiranje i fotografiranje. Prognostičari se također oslanjaju na globalnu mrežu polarnih satelita koji kruže našom kuglom svakih 12 sati.

Također možete klasificirati satelite prema njihovoj visini iznad površine zemlje. Na osnovu ove šeme, postoje tri kategorije:

• Niska Zemljina orbita (LEO) - LEO sateliti zauzimaju prostor od 180 do 2000 kilometara iznad Zemlje. Sateliti koji orbitiraju blizu Zemljine površine idealni su za posmatranje, vojne svrhe i prikupljanje informacija o vremenu.
• Srednja Zemljina orbita (MEO) - Ovi sateliti lete od 2.000 do 36.000 km iznad Zemlje. GPS navigacijski sateliti dobro rade na ovoj visini. Približna orbitalna brzina je 13.900 km/h.
• Geostacionarna (geosinhrona) orbita - geostacionarni sateliti kruže oko Zemlje na visini većoj od 36.000 km i istom brzinom rotacije kao planeta. Stoga su sateliti u ovoj orbiti uvijek pozicionirani prema istom mjestu na Zemlji. Mnogi geostacionarni sateliti lete duž ekvatora, što je stvorilo mnoge saobraćajne gužve u ovoj oblasti svemira. Nekoliko stotina televizijskih, komunikacijskih i vremenskih satelita koristi geostacionarnu orbitu.

Konačno, o satelitima se može razmišljati u smislu gdje oni "traže". Većina objekata poslanih u svemir u posljednjih nekoliko decenija gleda u Zemlju. Ovi sateliti imaju kamere i opremu koja može vidjeti naš svijet u različitim talasnim dužinama svjetlosti, omogućavajući nam da uživamo u prelijepom pogledu na ultraljubičaste i infracrvene tonove naše planete. Manje satelita skreće pogled na svemir, gdje promatraju zvijezde, planete i galaksije i skeniraju objekte poput asteroida i kometa koji bi se mogli sudariti sa Zemljom.

Poznati sateliti

Donedavno su sateliti ostali egzotični i strogo povjerljivi instrumenti, korišteni prvenstveno u vojne svrhe za navigaciju i špijunažu. Sada su oni postali sastavni dio našeg Svakodnevni život. Zahvaljujući njima znamo vremensku prognozu (iako su prognozeri tako često u krivu). Gledamo TV i pristupamo internetu također zahvaljujući satelitima. GPS u našim automobilima i pametnim telefonima pomaže nam da stignemo tamo gdje trebamo ići. Vrijedi li govoriti o neprocjenjivom doprinosu Hubble teleskopa i radu astronauta na ISS-u?

Međutim, postoje pravi heroji orbite. Hajde da ih upoznamo.

1. Landsat sateliti fotografišu Zemlju od ranih 1970-ih i drže rekord u posmatranju Zemljine površine. Landsat-1, nekada poznat kao ERTS (Earth Resources Technology Satellite), lansiran je 23. jula 1972. godine. Nosio je dva glavna instrumenta: kameru i multispektralni skener, koje je napravila kompanija Hughes Aircraft i koji je mogao snimati podatke u zelenom, crvenom i dva infracrvena spektra. Satelit je napravio tako prekrasne slike i smatran je toliko uspješnim da ga je pratila čitava serija. NASA je lansirala posljednji Landsat-8 u februaru 2013. Ovo vozilo je nosilo dva senzora za posmatranje Zemlje, Operativni Land Imager i Termalni infracrveni senzor, koji su prikupljali multispektralne slike obalnih područja, polarnog leda, ostrva i kontinenata.
2. Geostacionarni operativni ekološki sateliti (GOES) kruže oko Zemlje u geostacionarnoj orbiti, a svaki je odgovoran za fiksni dio globusa. Ovo omogućava satelitima da pomno prate atmosferu i otkriju promjene vremenskih uvjeta koje mogu dovesti do tornada, uragana, poplava i oluja s grmljavinom. Sateliti se također koriste za procjenu padavina i akumulacije snijega, mjerenje obima snježnog pokrivača i praćenje kretanja morskog i jezerskog leda. Od 1974. godine 15 GOES satelita je lansirano u orbitu, ali samo dva satelita, GOES West i GOES East, prate vremenske prilike u bilo kojem trenutku.
3. Jason-1 i Jason-2 odigrali su ključnu ulogu u dugoročnoj analizi Zemljinih okeana. NASA je lansirala Jason-1 u decembru 2001. kako bi zamijenila NASA/CNES Topex/Poseidon satelit, koji je radio iznad Zemlje od 1992. godine. Gotovo trinaest godina, Jason-1 je mjerio nivoe mora, brzine vjetra i visine valova u više od 95 posto Zemljinih okeana bez leda. NASA je zvanično penzionisala Jason-1 3. jula 2013. Jason-2 je ušao u orbitu 2008. Nosio je visoko precizne instrumente koji su omogućili mjerenje udaljenosti od satelita do površine okeana s preciznošću od nekoliko centimetara. Ovi podaci, pored njihove vrijednosti za okeanografe, pružaju opsežan uvid u ponašanje globalnih klimatskih obrazaca.

Koliko koštaju sateliti?

Nakon Sputnjika i Eksplorera, sateliti su postali veći i složeniji. Uzmimo, na primjer, TerreStar-1, komercijalni satelit koji je trebao osigurati mobilni prijenos podataka sjeverna amerika za pametne telefone i slične uređaje. Lansiran 2009. godine, TerreStar-1 težio je 6.910 kilograma. A kada je potpuno raspoređen, otkrio je 18-metarsku antenu i masivne solarne panele s rasponom krila od 32 metra.

Ovakva konstrukcija složena mašina zahtijeva tonu resursa, tako da su povijesno samo vladine službe i korporacije s dubokim džepovima mogle ući u satelitski posao. Većina troškova satelita leži u opremi - transponderima, kompjuterima i kamerama. Tipičan vremenski satelit košta oko 290 miliona dolara. Špijunski satelit bi koštao 100 miliona dolara više. Dodajte ovome troškove održavanja i popravke satelita. Kompanije moraju plaćati propusni opseg satelita na isti način na koji vlasnici telefona plaćaju mobilne usluge. To ponekad košta više od 1,5 miliona dolara godišnje.

Za druge važan faktor je početni trošak. Lansiranje jednog satelita u svemir može koštati od 10 do 400 miliona dolara, ovisno o uređaju. Raketa Pegasus XL može podići 443 kilograma u nisku Zemljinu orbitu za 13,5 miliona dolara. Lansiranje teškog satelita zahtijevat će više podizanja. Raketa Ariane 5G može lansirati satelit težak 18.000 kilograma u nisku orbitu za 165 miliona dolara.

Uprkos troškovima i rizicima povezanim sa izgradnjom, lansiranjem i radom satelita, neke kompanije su uspele da izgrade čitav posao oko toga. Na primjer, Boeing. Kompanija je isporučila oko 10 satelita u svemir 2012. godine i primala narudžbe više od sedam godina, ostvarivši prihod od skoro 32 milijarde dolara.

Budućnost satelita

Gotovo pedeset godina nakon lansiranja Sputnjika, sateliti, kao i budžeti, rastu i jačaju. SAD su, na primjer, potrošile skoro 200 milijardi dolara od početka svog vojnog satelitskog programa i sada, uprkos svemu tome, imaju flotu zastarjelih satelita koji čekaju da budu zamijenjeni. Mnogi stručnjaci strahuju da izgradnja i postavljanje velikih satelita jednostavno ne mogu postojati na dolare poreznih obveznika. Rješenje koje bi sve moglo okrenuti naglavačke ostaju privatne kompanije poput SpaceX-a i drugih koje očito neće trpjeti birokratsku stagnaciju, poput NASA-e, NRO-a i NOAA-e.

Drugo rješenje je smanjenje veličine i složenosti satelita. Naučnici sa Caltech-a i Univerziteta Stanford od 1999. godine rade na novom tipu CubeSat-a, zasnovanom na blokovima sa ivicom od 10 centimetara. Svaka kocka sadrži gotove komponente i može se kombinovati sa drugim kockama kako bi se povećala efikasnost i smanjilo opterećenje. Standardizacijom dizajna i smanjenjem troškova izgradnje svakog satelita od nule, jedan CubeSat može koštati samo 100.000 dolara.

U aprilu 2013. godine, NASA je odlučila da testira ovaj jednostavan princip sa tri CubeSata koja pokreću komercijalni pametni telefoni. Cilj je bio staviti mikrosatelite u orbitu kratko vrijeme i snimite neke slike našim telefonima. Agencija sada planira da razmjesti široku mrežu takvih satelita.

Bilo da su veliki ili mali, budući sateliti moraju biti u stanju da efikasno komuniciraju sa zemaljskim stanicama. Istorijski gledano, NASA se oslanjala na radio-frekvencijsku komunikaciju, ali RF je dostigao svoj limit kako se pojavila potražnja za većom snagom. Kako bi prevazišli ovu prepreku, NASA-ini naučnici razvijaju dvosmjerni komunikacioni sistem koristeći lasere umjesto radio talasa. 18. oktobra 2013. godine naučnici su prvi put lansirali laserski zrak za prijenos podataka sa Mjeseca na Zemlju (na udaljenosti od 384.633 kilometara) i postigao rekordnu brzinu prijenosa od 622 megabita u sekundi.