Yapay Dünya uydusu, jeosantrik bir yörüngedeyken Dünya'nın etrafında dönen bir uzay aracıdır. Başlangıçta “sputnik” kelimesi Sovyet uzay aracını ifade etmek için kullanıldı, ancak 1968-1969'da. Katılımcı ülkelerin karşılıklı mutabakatı ile dünyanın herhangi bir ülkesinde fırlatılan yapay Dünya uyduları için "uydu" teriminin kullanılmaya başlandığı uluslararası çok dilli bir uzay sözlüğü oluşturma fikri hayata geçirildi.
Uluslararası anlaşmaya göre, bir uzay aracı Dünya çevresinde en az bir devrimi tamamlamışsa uydu olarak kabul edilir. Bir uyduyu yörüngeye fırlatmak için ona ilk kaçış hızına eşit veya daha büyük bir hız verilmesi gerekir. Bir uydunun uçuş yüksekliği farklı olabilir ve birkaç yüz ila yüzbinlerce kilometre arasında değişebilir.

En düşük rakım, hızlı bir frenleme sürecinin varlığıyla belirlenir. üst katmanlar atmosfer. Uydunun yörünge periyodu aynı zamanda rakıma da bağlıdır.
birkaç saatten birkaç güne kadar. Bilimsel araştırmalarda ve uygulamalı problemlerin çözümünde kullanılırlar. Askeri, meteorolojik, navigasyon, iletişim uyduları vb. olarak ayrılırlar. Ayrıca amatör radyo uyduları da vardır.

Gemideki uydunun verici radyo ekipmanı, herhangi bir ölçüm cihazı, sinyal göndermek için kullanılan flaş lambaları varsa aktif olduğu kabul edilir. Pasif yapay dünya uyduları, bir dizi bilimsel görevi gerçekleştirmek için ve dünya yüzeyinden gözlem nesneleri olarak kullanılır.

Uydunun kütlesi doğrudan fırlatma nesnesinin Dünya'ya yakın alanda yerine getirmesi gereken görevlere bağlıdır ve yüzlerce gramdan yüzlerce tona kadar değişebilir.

Yapay uydular, atanan görevlere bağlı olarak uzayda belirli bir yönelime sahiptir. Örneğin, asıl görevi Dünya yüzeyindeki ve atmosferindeki nesneleri gözlemlemek olan uydular için dikey yönlendirme kullanılır.

Astronomik araştırmalar için uydular, incelenen gök cisimlerine doğru yönlendirilir. Antenler gibi bireysel uydu elemanlarını dünyadaki alıcı istasyonlara, güneş panellerini ise Güneş'e yönlendirmek mümkündür.

Uydu yönlendirme sistemleri pasif (manyetik, aerodinamik, yerçekimi) ve aktif (kontrol elemanlarıyla donatılmış sistemler) olarak ikiye ayrılır.

İkincisi esas olarak teknik açıdan karmaşık yapay uydularda ve uzay araçlarında kullanılır.

Dünyanın ilk yapay uydusu Sputnik 1'di. 4 Ekim 1957'de Baykonur Uzay Üssü'nden fırlatıldı.

O zamanın SSCB'nin önde gelen bilim adamları, pratik kozmonotiğin kurucusu S.P. Korolev, M.K. Tikhonravov, M.V. Keldysh ve diğerleri de dahil olmak üzere bu uzay aracının yaratılması üzerinde çalıştı. Uydu, çapı 58 cm ve kütlesi 83,6 kg olan alüminyum bir küreydi. En üstte her biri iki pin ve dört antenden oluşan iki anten vardı. Uydu, güç kaynaklarına sahip iki radyo vericisiyle donatılmıştı. Vericilerin menzili, radyo amatörlerinin onun hareketlerini takip edebileceği kadar genişti. Dünya etrafında 1.440 devrimi 92 günde tamamladı. Uçuş sırasında ilk kez uydunun yörüngesi değiştirilerek üst atmosferin yoğunluğunun belirlenmesi mümkün hale geldi; ayrıca radyo sinyallerinin iyonosferdeki yayılımına ilişkin ilk veriler elde edildi. Zaten 3 Kasım'da, Dünya'nın ikinci, biyolojik uydusu fırlatıldı ve gemide, gelişmiş bilimsel donanıma ek olarak, canlı bir yaratığı - Laika köpeği - yörüngeye teslim etti. Uydunun toplam ağırlığı 508,3 kg idi. Uydu, hayvanın yaşamı için gerekli koşulları sağlamak amacıyla termal düzenleme ve yenileme sistemleriyle donatıldı.

SSCB'nin keşif amaçlı ilk yapay uydusu, 26 Nisan 1962'de yörüngeye fırlatılan Zenit-2'ydi. Ekipman seti, fotoğraf malzemelerini düşürmek için bir kapsül ve çeşitli fotoğraf ve radyo keşif ekipmanlarını içeriyordu.

Amerika Birleşik Devletleri, 1 Şubat 1958'de (bazı kaynaklara göre 31 Ocak 1958) Explorer 1 uydusunu fırlatarak uzayı keşfeden ikinci dünya gücü oldu. Uydunun fırlatılması ve geliştirilmesi, “misilleme silahı”nın (V-2 olarak bilinen roket) yaratıcısı eski Alman mühendis Wernher von Braun'un komutasındaki uzmanlardan oluşan bir ekip tarafından gerçekleştirildi. Uydu, aşağıdakilerin bir karışımını kullanan Redstone balistik füzesi kullanılarak fırlatıldı: etil alkol ve hidrazin (N,H4). Uydunun kütlesi 8,3 kg idi, bu Sovyet uydusundan 10 kat daha azdı, ancak Explorer 1'de bir Geiger sayacı ve atmosferik parçacık sensörü vardı.
Fransa, 26 Kasım 1965'te Asterix-1 uydusunu fırlatarak üçüncü uzay gücü oldu. Uzay gücü olarak adlandırılma hakkını kazanan bir sonraki güç Avustralya oldu, bu 29 Kasım 1967'de gerçekleşti, uyduya VRESAT-1 adı verildi. . 1970 yılında iki güç hemen yapay Dünya uyduları listesine katıldı: Japonya (Osumi uydusu) ve Çin (Çin-1 uydusu).

Dünyanın ilk yapay uydusu

Yer merkezli bir yörüngede dönen yapay bir Dünya uydusu (AES).

Yapay bir Dünya uydusunun sabit yörüngedeki hareketi

Cihazın Dünya etrafındaki yörüngede hareket edebilmesi için, cihazın ilk kaçış hızına eşit veya bundan daha büyük bir başlangıç ​​hızına sahip olması gerekir. AES uçuşları birkaç yüz bin kilometreye kadar irtifalarda gerçekleştirilmektedir. Uydunun uçuş irtifasının alt sınırı, atmosferde ani frenleme sürecinden kaçınma ihtiyacına göre belirlenmektedir. Bir uydunun yörünge periyodu, ortalama uçuş yüksekliğine bağlı olarak bir buçuk saatten birkaç yıla kadar değişebilir. Yörünge periyodu kesinlikle bir güne eşit olan sabit yörüngedeki uydular özellikle önemlidir ve bu nedenle yer gözlemcisi için gökyüzünde hareketsiz "asılı kalırlar", bu da antenlerdeki dönen cihazlardan kurtulmayı mümkün kılar.

Uydu terimi genellikle insansız anlamına gelir uzay aracı ancak Dünya'ya yakın insanlı ve insansız kargo uzay araçlarının yanı sıra yörünge istasyonları aslında onlar da uydudur. Otomatik gezegenler arası istasyonlar ve gezegenler arası uzay aracı, hem uydu aşamasını atlayarak (sözde doğru yükseliş) hem de sözde ön fırlatmadan sonra derin uzaya fırlatılabilir. uydu referans yörüngesi.

Başta uzay çağı uydular yalnızca fırlatma araçlarıyla fırlatıldı ve 20. yüzyılın sonunda, diğer uydulardan - yörünge istasyonlarından ve uzay araçlarından (öncelikle MTKK-uzay mekiğinden) uyduların fırlatılması da yaygınlaştı. Uyduların fırlatılması teorik olarak mümkün ancak MTKK uzay gemileri, uzay silahları ve uzay asansörleri henüz hayata geçirilmedi. Uzay çağının başlamasından kısa bir süre sonra, tek bir fırlatma aracında birden fazla uydunun fırlatılması yaygınlaştı ve 2013 yılı sonuna gelindiğinde bazı fırlatma araçlarında eş zamanlı fırlatılan uyduların sayısı üç düzineyi aştı. Bazı lansmanlar sırasında son adımlar fırlatma araçları da yörüngeye giriyor ve bir süreliğine aslında uydu haline geliyor.

İnsansız uydular birkaç kg'dan iki düzine tona kadar kütlelere ve birkaç santimetreden (özellikle güneş panelleri ve geri çekilebilir antenler kullanıldığında) birkaç on metreye kadar boyutlara sahiptir. Uydu olan uzay gemileri ve uzay uçakları onlarca ton ve metreye, prefabrik yörünge istasyonları ise yüzlerce ton ve metreye ulaşıyor. 21. yüzyılda, mikro minyatürleştirme ve nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte, ultra küçük küp uydu uyduların (bir ila birkaç kg ve birkaç ila birkaç on cm) yaratılması kitlesel bir olgu haline geldi ve ayrıca yeni biçim birkaç yüz veya onlarca gram ve birkaç santimetrelik cepler (kelimenin tam anlamıyla cep).

Uydular öncelikle geri döndürülemeyecek şekilde tasarlanmıştır, ancak bazıları (öncelikle insanlı ve bazı kargo uzay araçları) kısmen (bir inişe sahip olarak) veya tamamen (uzay uçakları ve gemiye geri dönen uydular) geri alınabilir.

Yapay Dünya uyduları yaygın olarak kullanılmaktadır. bilimsel araştırma ve uygulamalı görevlerin (askeri uydular, araştırma uyduları, meteorolojik uydular, navigasyon uyduları, iletişim uyduları, biyouydular vb.) yanı sıra eğitimde (üniversite uyduları dünyada kitlesel bir fenomen haline gelmiştir; öğretmenler, lisansüstü öğrenciler ve öğrenciler tarafından oluşturulan uydular) Moskova Devlet Üniversitesi öğrencileri, Bauman'ın adını taşıyan Moskova Devlet Teknik Üniversitesi için bir uydu ve hobi - amatör radyo uydularının fırlatılması planlanıyor. Uzay çağının başlangıcında uydular devletler (ulusal) tarafından fırlatılmıştı. devlet kurumları), ancak daha sonra özel şirketlerin uyduları yaygınlaştı. Fırlatma maliyeti birkaç bin dolara varan küp uyduların ve cep uydularının ortaya çıkışıyla, uyduların özel kişiler tarafından fırlatılması mümkün hale geldi.

Uydular, 70'den fazla farklı ülke (ayrıca bireysel şirketler) tarafından hem kendi fırlatma araçlarını (LV'ler) hem de diğer ülkeler, hükümetlerarası ve özel kuruluşlar tarafından fırlatma hizmetleri olarak sağlanan araçları kullanarak fırlatılmıştır.

Dünyanın ilk uydusu 4 Ekim 1957'de SSCB'de fırlatıldı (Sputnik-1). Uydu fırlatan ikinci ülke ise 1 Şubat 1958'de Amerika Birleşik Devletleri oldu (Explorer 1). Aşağıdaki ülkeler - Büyük Britanya, Kanada, İtalya - ilk uydularını 1962, 1962, 1964'te fırlattı. sırasıyla Amerikan fırlatma araçlarında. Fırlatma aracında ilk uyduyu fırlatan üçüncü ülke ise 26 Kasım 1965'te Fransa oldu (Asterix). Avustralya ve Almanya ilk uydularını 1967 ve 1969'da satın aldılar. buna göre ABD fırlatma aracının da yardımıyla. Japonya, Çin ve İsrail ilk uydularını 1970, 1970 ve 1988'de fırlatma araçlarıyla fırlattılar. Bir dizi ülke - Büyük Britanya, Hindistan, İran ve Avrupa (hükümetlerarası kuruluş ESRO, şimdi ESA) - kendi fırlatma araçlarını oluşturmadan önce ilk uydularını yabancı taşıyıcılar üzerinde fırlattı. Birçok ülkenin ilk uyduları başka ülkelerde (ABD, SSCB, Çin vb.) geliştirildi ve satın alındı.

Aşağıdaki uydu türleri ayırt edilir:

Astronomik uydular gezegenleri, galaksileri ve diğer uzay nesnelerini incelemek için tasarlanmış uydulardır.
Biyosatellitler, uzaydaki canlı organizmalar üzerinde bilimsel deneyler yapmak için tasarlanmış uydulardır.
Dünyanın uzaktan algılanması
Uzay aracı - insanlı uzay aracı
Uzay istasyonları - uzun süreli uzay aracı
Meteorolojik uydular, hava tahmini amacıyla veri iletmek ve aynı zamanda Dünya'nın iklimini izlemek için tasarlanmış uydulardır.
Küçük uydular, küçük ağırlıkta (1 veya 0,5 tondan az) ve boyuttaki uydulardır. Minisatellitleri (100 kg'dan fazla), mikrosatellitleri (10 kg'dan fazla) ve nanosatellitleri (10 kg'dan hafif) içerir. CubeSats ve PocketSats.
Keşif uyduları
Navigasyon uyduları
İletişim uyduları
Deneysel uydular

10 Şubat 2009'da tarihte ilk kez uyduların çarpışması meydana geldi. Bir Rus askeri uydusu (1994'te yörüngeye fırlatıldı, ancak iki yıl sonra hizmet dışı bırakıldı) ve uydu telefonu operatörü Iridium'un çalışan bir Amerikan uydusu çarpıştı. "Cosmos-2251" neredeyse 1 ton ve "Iridium 33" 560 kg ağırlığındaydı.

Uydular kuzey Sibirya üzerinde gökyüzünde çarpıştı. Çarpışma sonucunda iki küçük enkaz ve parça bulutu oluştu ( Toplam yaklaşık 600 parça vardı).

Erken çocukluktan itibaren insan yıldızlı gökyüzüne ve Ay'a baktığında uzayın, yıldızların, gezegenlerin, galaksinin ve evrenin nasıl çalıştığını merak eder. Bilinmeyen ve anlaşılmaz olan her şey bizi cezbeder. Sovyet bilim adamları, parlak tasarım mühendisi Sergei Pavlovich Korolev'in liderliğinde uzayın gizemindeki perdeyi kaldırmayı başardılar ve onun liderliğinde ilk yapay Dünya uydusunu (AES olarak kısaltılır) fırlattılar.

İlk başlangıç

4 Ekim 1957'de en basit dünya uydusunu veya PS-1'i Baykonur Kozmodromundan bir R-7 fırlatma aracıyla uzaya ilk fırlatan SSCB'ydi. Uydunun yaratıcılarından oluşan yaratıcı ekibin başında Sergei Korolev vardı.

Sergei Korolev ve Yuri Gagarin

İlk yapay dünya uydusunun teknik özellikleri, günümüzde fırlatılan uydulara göre oldukça ilkeldir.

PS-1, 2,4 ve 2,9 metre uzunluğunda dört antenin takıldığı yaklaşık 58 cm çapında bir toptu; radyo alımı için bunlara ihtiyaç vardı. PS-1'in kütlesi 83,6 kg idi. Uydunun içinde basınç ve sıcaklık sensörleri vardı, röleler tarafından çalıştırılan fanlar, sıcaklığın +30C'nin üzerine çıkması durumunda çalışmaya başlayarak uydudan Dünya'ya sinyal ileten cihazı değiştiriyordu.

PS-1, fırlatıldıktan 295 saniye sonra fırlatma aracından ayrıldı ve zaten fırlatıldıktan 315 saniye sonra, herhangi bir radyo amatörünün alabileceği ilk radyo sinyalini yere gönderdi; bunlar yaklaşık 2 dakika boyunca tekrarlanan sinyallerdi: “Bip, Bip. ” Bu sinyaller tüm dünyayı şok etti, kozmonotik dönemi ve SSCB ile ABD arasında silahlanma yarışı başladı.

PS-1, 92 gün boyunca Dünya'nın eliptik yörüngesinde kaldı ve gezegenin etrafında 1440 devrimi tamamladı; 20 gün boyunca radyo sinyali göndermeye devam etti. Bundan sonra PS-1'in dönüş hızı düşmeye başladı ve 4 Ocak 1957'de yüksek sürtünme nedeniyle atmosferin yoğun katmanlarında yandı.

Uzay teknolojisi

Günümüzde yaklaşık 13 bin yapay Dünya uydusu halihazırda evrenin genişliğinde dolaşıyor, bunların çoğu ABD, Rusya ve Çin'e ait. Uyduları fırlatma teknolojisi, fırlatma sırasında ona mümkün olduğunca yüksek bir hız vermektir. Uydu, dünyanın eliptik yörüngesine girdiğinde, biriken hız nedeniyle motorları çalıştırmadan kendi kendine hareket edebilecek uzun zamandır sinyalleri döndürün ve iletin.

Modern dünya için yapay uydular dünyamızın ayrılmaz bir parçasıdır; iletişim uyduları, navigasyon uyduları, meteorolojik uydular, keşif uyduları, biyouydular ve daha birçok yapay uydu günlük yaşamımızda bize yardımcı olmaktadır.

Hava durumunu tahmin ediyoruz, yeni rotalar çiziyoruz, hücresel iletişim, uydu televizyonu, kablosuz internet kullanıyoruz, haritalar çiziyoruz ve bir uyduya bağlı arazi parsellerini kaydediyoruz ve tüm bunlar yapay dünya uyduları sayesinde.

Uzay araştırması

Dünyanın yapay uyduları hakkında pek çok ilginç gerçek var ancak insansız uzay araçları da diğer gezegenleri araştırıyor. Yani günlük hayatımızı kolaylaştıran uyduların yanı sıra insanlık yerinde durmuyor ve halihazırda Ay, Mars, Güneş ve Venüs'ün yapay uyduları da mevcut.

Ay'ın yapay uydusu ilk olarak SSCB bilim adamları tarafından fırlatıldı; bu uydu, bilim adamlarının kendine özgü şekline ikna olduğu, yapısını ve yerçekimi özelliklerini öğrendiği ay yüzeyinin fotoğraflarını iletti.
Mars'ın yapay uydusu: Aynı zamanda, ikisi Sovyet ve biri Amerikalı olmak üzere üç uydu bu gezegeni incelemeye başladı.

Tüm bu uyduların farklı görevleri vardı, bazıları gezegenin yüzeyini fotoğrafladı, diğerleri gezegenin sıcaklığını, rahatlamasını, düzenini, suyun varlığını inceledi, ancak yüzeye yumuşak iniş yapan ilk yapay uydunun olduğunu belirtmekte fayda var. Bu gezegenin en büyük uydusu Sovyet uydusu Mars-3'tü.

Güneş'in yakınındaki ilk yapay uydu, onu oraya fırlatma niyetinin kesinlikle olmadığı bir zamanda ortaya çıktı. Ay yüzeyini keşfetmesi gereken bir NASA uydusu, ayın yörüngesini geçerek güneşin yörüngesinde durdu. Rusya'nın ayrıca tuz aktivitesini inceleyen ve jeomanyetik patlamaları ve dalgalanmaları ileten kendi yapay güneş uydusu da var.

Mars'ın uydusu Phobos'un keşfi

Venüs'ün yapay uyduları. Sovyetler Birliği, 1975 yılında yapay uydular gönderen ilk kişi oldu ve bu uyduların yardımıyla bu gezegenin yüzeyinin yüksek kaliteli görüntülerini elde ettiler.

4 Ekim 1957, tüm insanlık için unutulmaz bir tarihtir; bu gün, Rusya Federasyonu, Rus Uzay Kuvvetleri Günü'nü kutluyor ve tüm dünya, ilk dünya uydusunun fırlatılışını kutluyor.

İÇİNDE modern dünya Gezegenimizin sakinleri zaten uzay teknolojisinin başarılarını aktif olarak kullanıyor. Bilimsel uydular Uzay teleskopu gibi, etrafımızdaki uzayın tüm ihtişamını ve uçsuz bucaksızlığını, hem Evrenin uzak köşelerinde hem de yakındaki uzayda meydana gelen mucizeleri bize gösteriyor. Aktif kullanım alındı İletişim uydularıörneğin, "Galaksi XI". Onların katılımıyla sağlanır. uluslararası ve mobil telefon ve tabi ki, uydu televizyonu. İletişim uyduları dağıtımda büyük rol oynuyor internet. Fiziksel olarak dünyanın öbür ucunda, başka bir kıtada bulunan bilgiye, onlar sayesinde muazzam bir hızla ulaşabiliyoruz. Gözetleme uyduları, onlardan biri "Leke", çeşitli endüstriler ve bireysel kuruluşlar için önemli olan bilgileri iletir, örneğin jeologların maden yataklarını, idareleri aramasına yardımcı olur büyük şehirler- plan geliştirme, ekolojistler - nehirlerin ve denizlerin kirlilik düzeyini değerlendirir. Uçaklar, gemiler ve arabalar, Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) uyduları ve deniz iletişiminin yönetimi kullanılarak gerçekleştirilir. navigasyon uyduları ve iletişim uyduları. Hava tahminlerinde uydular tarafından çekilen görüntüleri görmeye zaten alışkınız. "Meteosat". Diğer uydular, dalga yükseklikleri ve deniz suyu sıcaklıkları gibi bilgileri ileterek bilim adamlarının çevreyi izlemesine yardımcı oluyor. Askeri uydular ordulara ve güvenlik teşkilatlarına, örneğin uydular tarafından yürütülen elektronik istihbarat verileri de dahil olmak üzere çok çeşitli bilgiler sağlamak "Magnum", yanı sıra çok yüksek çözünürlüklü görüntüler gizli optik ve radar keşif uyduları. Sitenin bu bölümünde birçok uydu sistemi, bunların çalışma prensipleri ve uyduların yapısı hakkında bilgi sahibi olacağız.

Başlangıç ​​olarak, uydu sistemlerinin ve iletişiminin karmaşıklığı hakkında hemen bir fikir edinmek için, "gerçeğe daha yakın" olan ilk iletişim uydularından birini ele alalım: uydu "Comstar".

Comstar 1 iletişim uydusu

Comstar-1 iletişim uydusunun tasarımı

İnsanların günlük ihtiyaçları için kullanılan ilk sabit uydulardan biri uyduydu. "Comstar". Uydular "Comstar 1" operatör kontrollü "Comsat" AT&T tarafından kiralanmaktadır. Hizmet ömürleri yedi yıl olarak tasarlanmıştır. Telefon ve televizyon sinyallerini Amerika Birleşik Devletleri'nin yanı sıra Porto Riko'ya da aktarıyorlar. Bunlar aracılığıyla, 6.000'e kadar telefon görüşmesi ve 12'ye kadar televizyon kanalı aynı anda yayınlanabiliyor. Uydunun geometrik boyutları "Comstar 1": yükseklik: 5,2 m (17 ft), çap: 2,3 m (7,5 ft). Başlangıç ​​ağırlığı 1.410 kg'dır (3.109 lb).

Dikey ve yatay polarizasyon ızgaralarına sahip bir alıcı-verici iletişim anteni, aynı frekansta ancak dik polarizasyonla hem alım hem de iletim sağlar. Bu sayede uydunun radyo frekans kanallarının kapasitesi iki katına çıkar. İleriye baktığımızda, radyo sinyalinin polarizasyonunun artık neredeyse tüm uydu sistemlerinde kullanıldığını söyleyebiliriz; bu, özellikle yüksek frekanslı televizyon kanallarını ayarlarken dikey olarak ayarlamak zorunda oldukları uydu alıcı televizyon sistemlerinin sahiplerine aşinadır. veya yatay polarizasyon.

Bir başka ilginç tasarım özelliği ise uydunun silindirik gövdesinin, uydunun uzayda jiroskopik stabilizasyon etkisini sağlamak için saniyede yaklaşık bir devir hızında dönmesidir. Uydunun kayda değer kütlesini (yaklaşık bir buçuk ton) hesaba katarsak, o zaman etki gerçekten gerçekleşir. Aynı zamanda uydu antenleri, yararlı bir radyo sinyali yaymak için Dünya'daki uzayda belirli bir noktaya yönlendirilmiş halde kalır.

Aynı zamanda uydunun sabit yörüngede olması gerekir, yani. Dünyanın üzerinde "hareketsizce" "asılın", daha doğrusu, kendi ekseni etrafında dönüş yönünde dönme hızıyla gezegenin etrafında uçun. En önemlileri Ay'ın yerçekimine müdahalesi, kozmik toz ve diğer uzay cisimleriyle karşılaşmalar olmak üzere çeşitli faktörlerin etkisi nedeniyle konumlandırma noktasından ayrılma, kontrol sistemi tarafından izlenir ve periyodik olarak aracın motorları tarafından ayarlanır. uydunun tutum kontrol sistemi.

Sputnik'in dışında, mevcut standardın (27 MHz) üstünde ve altında kısa dalga frekanslarında iletilen dört adet kırbaç anteni var. Dünyadaki izleme istasyonları radyo sinyalini aldı ve küçük uydunun fırlatmadan sağ kurtulduğunu ve gezegenimizin etrafında başarılı bir şekilde rota çizdiğini doğruladı. Bir ay sonra Sovyetler Birliği Sputnik 2'yi yörüngeye fırlattı. Kapsülün içinde köpek Laika vardı.

Aralık 1957'de çaresizce rakiplerine yetişmeye çalışıyordu. soğuk Savaş Amerikalı bilim insanları uyduyu Vanguard gezegeniyle birlikte yörüngeye yerleştirmeye çalıştı. Maalesef roket kalkış sırasında düştü ve yandı. Kısa bir süre sonra, 31 Ocak 1958'de ABD, Wernher von Braun'un Explorer 1 uydusunu ABD roketiyle fırlatma planını benimseyerek Sovyet başarısını tekrarladı. Kırmızı taş. Explorer 1, kozmik ışınları tespit etmek için aletler taşıyordu ve Iowa Üniversitesi'nden James Van Allen tarafından yapılan bir deneyde beklenenden çok daha az kozmik ışın bulunduğunu keşfetti. Bu, hapsolmuş yüklü parçacıklarla dolu iki toroidal bölgenin (sonunda adı Van Allen'den alınmıştır) keşfedilmesine yol açtı. manyetik alan Toprak.

Bu başarılardan cesaret alan birçok şirket, 1960'larda uydu geliştirmeye ve fırlatmaya başladı. Bunlardan biri, yıldız mühendis Harold Rosen ile birlikte Hughes Aircraft'tı. Rosen, Clark'ın fikrini uygulayan ekibe liderlik etti: Radyo dalgalarını bir yerden diğerine yansıtabilecek şekilde Dünya'nın yörüngesine yerleştirilen bir iletişim uydusu. 1961'de NASA, Hughes'a Syncom (senkron iletişim) serisi uyduları inşa etmesi için bir sözleşme verdi. Temmuz 1963'te Rosen ve meslektaşları Syncom-2'nin uzaya fırladığını ve zorlu bir jeosenkron yörüngeye girdiğini gördüler. Başkan Kennedy kullandı yeni sistem Afrika'da Nijerya Başbakanı ile görüşmek üzere. Kısa süre sonra aslında bir televizyon sinyali yayınlayabilen Syncom-3 de havalandı.

Uydu çağı başladı.

Uydu ile uzay enkazı arasındaki fark nedir?

Teknik olarak uydu, bir gezegenin veya daha küçük bir gezegenin yörüngesinde dönen herhangi bir nesnedir. Gök cismi. Gökbilimciler uyduları doğal uydular olarak sınıflandırıyorlar ve yıllar boyunca gezegenimizdeki gezegenlerin ve cüce gezegenlerin etrafında dönen buna benzer yüzlerce nesnenin bir listesini derlediler. Güneş Sistemi. Örneğin Jüpiter'in 67 uydusunu saydılar. Ve hala öyle.

Sputnik ve Explorer gibi insan yapımı nesneler de uydu olarak sınıflandırılabilir çünkü onlar da aylar gibi bir gezegenin yörüngesinde dönüyorlar. Ne yazık ki, insan faaliyetleri bir durumun var olduğu gerçeğine yol açmıştır. büyük miktarçöp. Tüm bu parçalar ve kalıntılar, gezegenin etrafında dairesel veya eliptik bir yolda yüksek hızda dönen büyük roketler gibi davranıyor. Tanımın kesin bir yorumuna göre bu tür nesnelerin her biri bir uydu olarak tanımlanabilir. Ancak gökbilimciler genellikle uyduları yararlı bir işlevi yerine getiren nesneler olarak görürler. Metal artıkları ve diğer hurdalar yörüngesel enkaz kategorisine girer.

Yörünge enkazı birçok kaynaktan gelir:

• En fazla çöpü üreten bir roket patlaması.
• Astronot elini gevşetti; eğer bir astronot uzayda bir şeyi tamir ederken bir İngiliz anahtarını kaçırırsa, o şey sonsuza kadar kaybolur. Anahtar yörüngeye giriyor ve yaklaşık 10 km/s hızla uçuyor. Bir kişiye veya uyduya çarparsa sonuçları felaket olabilir. ISS gibi büyük nesneler uzay enkazı için büyük bir hedeftir.
• Atılan öğeler. Fırlatma konteynırlarının parçaları, kamera merceği kapakları vb.

NASA, uzay enkazlarıyla çarpışmaların uzun vadeli etkilerini incelemek için LDEF adlı özel bir uyduyu fırlattı. Altı yıl boyunca, uydunun cihazları yaklaşık 20.000 çarpışma kaydetti; bunların bir kısmı mikro meteoritlerden, bir kısmı da yörünge enkazından kaynaklanıyordu. NASA bilim adamları LDEF verilerini analiz etmeye devam ediyor. Ancak Japonya'nın zaten uzay enkazlarını yakalamak için dev bir ağı var.

Normal bir uydunun içinde ne var?

Uydular var değişik formlar ve boyutlar ve birçok performans sergileyin çeşitli işlevler ancak hepsi temelde benzerdir. Hepsinin İngilizce konuşan mühendislerin otobüs, Rusların ise uzay platformu dediği metal veya kompozit bir çerçeve ve gövdesi var. Uzay platformu her şeyi bir araya getiriyor ve aletlerin fırlatma sırasında hayatta kalmasını sağlamak için yeterli önlemleri sağlıyor.

Tüm uyduların bir güç kaynağı (genellikle güneş panelleri) ve pilleri vardır. Güneş paneli dizileri pillerin şarj edilmesini sağlar. En yeni uydular yakıt hücrelerini içerir. Uydu enerjisi çok pahalı ve son derece sınırlıdır. Nükleer güç hücreleri genellikle uzay sondalarını diğer gezegenlere göndermek için kullanılır.

Tüm uydularda kontrol ve izleme için yerleşik bir bilgisayar bulunur çeşitli sistemler. Herkesin bir radyosu ve anteni var. Çoğu uyduda en azından bir radyo vericisi ve bir radyo alıcısı bulunur, böylece yer ekibi uydunun durumunu sorgulayabilir ve izleyebilir. Birçok uydu, yörüngeyi değiştirmekten bilgisayar sistemini yeniden programlamaya kadar birçok farklı şeye izin verir.

Tahmin edebileceğiniz gibi tüm bu sistemleri bir araya getirmek kolay bir iş değil. Yıllar sürer. Her şey görev hedefinin tanımlanmasıyla başlar. Parametrelerinin belirlenmesi, mühendislerin gerekli araçları bir araya getirmesine ve bunları doğru sırayla kurmasına olanak tanır. Spesifikasyonlar (ve bütçe) onaylandıktan sonra uydu montajı başlar. Temiz bir odada, steril bir ortamda gerçekleşir ve bu da bakım yapmanızı sağlar. istenilen sıcaklık ve nem ve geliştirme ve montaj sırasında uyduyu korur.

Yapay uydular genellikle sipariş üzerine yapılır. Bazı şirketler modüler uydular, yani montajı spesifikasyonlara göre ek elemanların kurulmasına izin veren yapılar geliştirmiştir. Örneğin, Boeing 601 uydularının iki temel modülü vardı: tahrik alt sistemini, elektronikleri ve pilleri taşımak için bir şasi; ve ekipmanın saklanması için bir dizi petek rafı. Bu modülerlik, mühendislerin uyduları sıfırdan ziyade boş bir şekilde birleştirmesine olanak tanır.

Uydular yörüngeye nasıl fırlatılır?

Bugün tüm uydular bir roketle yörüngeye fırlatılıyor. Birçoğu bunları kargo bölümünde taşıyor.

Çoğu uydu fırlatmasında roket dik olarak fırlatılır, bu da onun kalın atmosferde daha hızlı hareket etmesine ve yakıt tüketimini en aza indirmesine olanak tanır. Roket havalandıktan sonra, roketin kontrol mekanizması, istenen eğimi elde etmek için roketin nozulunda gerekli ayarlamaları hesaplamak üzere atalet yönlendirme sistemini kullanır.

Roket yaklaşık 193 kilometre yükseklikteki ince havaya girdikten sonra navigasyon sistemi, roketi ters çevirmeye yetecek kadar küçük roketler fırlatır. yatay pozisyon. Bundan sonra uydu serbest bırakılır. Küçük roketler tekrar ateşlenerek roket ile uydu arasında mesafe farkı oluşturulur.

Yörünge hızı ve rakım

Roketin tamamen kaçabilmesi için saatte 40.320 kilometre hıza ulaşması gerekiyor. yer çekimi ve uzaya uçmak. Uzay hızı, bir uydunun yörüngede ihtiyaç duyduğu hızdan çok daha fazladır. Dünyanın yerçekiminden kaçamazlar, ancak denge halindedirler. Yörünge hızı, uydunun yerçekimi kuvveti ile eylemsizlik hareketi arasındaki dengeyi korumak için gereken hızdır. Bu, 242 kilometre yükseklikte saatte yaklaşık 27.359 kilometredir. Yerçekimi olmasaydı atalet uyduyu uzaya taşıyacaktı. Yerçekimiyle bile bir uydu çok hızlı hareket ederse uzaya taşınacaktır. Uydu çok yavaş hareket ederse yerçekimi onu Dünya'ya doğru geri çekecektir.

Bir uydunun yörünge hızı, Dünya üzerindeki yüksekliğine bağlıdır. Dünya'ya ne kadar yakınsa, daha yüksek hız. 200 kilometre yükseklikte yörünge hızı saatte 27.400 kilometredir. Uydunun 35.786 kilometre yükseklikte yörüngesini koruyabilmesi için saatte 11.300 kilometre hızla hareket etmesi gerekiyor. Bu yörünge hızı, uydunun her 24 saatte bir uçuş yapmasına olanak tanır. Dünya da 24 saat döndüğünden, 35.786 kilometre yükseklikteki uydu, Dünya yüzeyine göre sabit bir konumdadır. Bu konuma sabit konum denir. Sabit yörünge, hava durumu ve iletişim uyduları için idealdir.

Genel olarak yörünge ne kadar yüksek olursa uydu orada o kadar uzun süre kalabilir. Alçak irtifada uydu dünya atmosferindedir ve bu da sürtünme yaratır. Açık yüksek irtifa neredeyse hiç direnç yoktur ve uydu, ay gibi, yüzyıllarca yörüngede kalabilir.

Uydu türleri

Dünyadaki tüm uydular birbirine benziyor; güneş panellerinden yapılmış kanatlarla süslenmiş parlak kutular veya silindirler. Ancak uzayda bu hantal makineler uçuş yollarına, yüksekliklerine ve yönlerine bağlı olarak çok farklı davranıyorlar. Sonuç olarak uydu sınıflandırması karmaşık bir konu haline gelir. Yaklaşımlardan biri, aracın bir gezegene (genellikle Dünya'ya) göre yörüngesini belirlemektir. İki ana yörüngenin olduğunu hatırlayın: dairesel ve eliptik. Bazı uydular elips şeklinde başlar ve daha sonra dairesel bir yörüngeye girer. Diğerleri ise Molniya yörüngesi olarak bilinen eliptik bir yolu takip ediyor. Bu nesneler genellikle Dünya'nın kutupları boyunca kuzeyden güneye doğru döner ve tam bir uçuşu 12 saat içinde tamamlar.

Yörüngeleri daha az eliptik olmasına rağmen, kutupsal yörüngedeki uydular da her dönüşte kutupları geçerler. Dünya dönerken kutupsal yörüngeler uzayda sabit kalır. Sonuç olarak, Dünya'nın büyük bir kısmı kutupsal bir yörüngede uydunun altından geçer. Kutupsal yörüngeler gezegenin mükemmel bir şekilde kapsanmasını sağladığından haritalama ve fotoğrafçılık için kullanılır. Tahminciler aynı zamanda her 12 saatte bir dünyamızı çevreleyen kutup uydularından oluşan küresel bir ağa da güveniyorlar.

Uyduları dünya yüzeyinden yüksekliklerine göre de sınıflandırabilirsiniz. Bu şemaya göre üç kategori vardır:

• Alçak Dünya Yörüngesi (LEO) - LEO uyduları, Dünya'nın 180 ila 2000 kilometre yukarısındaki bir uzay bölgesini kaplar. Dünya yüzeyine yakın yörüngede dönen uydular gözlem, askeri amaçlar ve hava durumu bilgilerinin toplanması için idealdir.
• Orta Dünya Yörüngesi (MEO) - Bu uydular Dünya'nın 2.000 ila 36.000 km yukarısında uçarlar. GPS navigasyon uyduları bu yükseklikte iyi çalışır. Yaklaşık yörünge hızı 13.900 km/saattir.
• Jeostatik (jeosenkron) yörünge - sabit uydular, Dünya'nın etrafında 36.000 km'yi aşan bir yükseklikte ve gezegenle aynı dönüş hızında yörüngede döner. Dolayısıyla bu yörüngedeki uydular Dünya üzerinde daima aynı yere doğru konumlanırlar. Pek çok sabit uydunun ekvator boyunca uçması, uzayın bu bölgesinde birçok trafik sıkışıklığına neden oluyor. Yüzlerce televizyon, iletişim ve hava durumu uydusu sabit yörüngeyi kullanıyor.

Son olarak uyduları, nerede "aradıkları" anlamında düşünebiliriz. Son birkaç on yılda uzaya gönderilen nesnelerin çoğu Dünya'ya bakıyor. Bu uydular, dünyamızı ışığın farklı dalga boylarında görebilen kamera ve ekipmanlara sahip olup, gezegenimizin ultraviyole ve kızılötesi tonlarının muhteşem manzarasının keyfini çıkarmamızı sağlar. Daha az uydu, bakışlarını yıldızları, gezegenleri ve galaksileri gözlemledikleri ve Dünya'ya çarpabilecek asteroitler ve kuyruklu yıldızlar gibi nesneleri taradıkları uzaya çeviriyor.

Bilinen uydular

Yakın zamana kadar uydular egzotik ve çok gizli araçlar olarak kaldı ve öncelikle navigasyon ve casusluk amacıyla askeri amaçlarla kullanıldı. Artık hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline geldiler. Gündelik Yaşam. Onlar sayesinde hava tahminlerini biliyoruz (her ne kadar hava tahmincileri çoğu zaman yanılıyor olsa da). Uydular sayesinde televizyon izliyor, internete de bağlanıyoruz. Arabalarımızdaki ve akıllı telefonlarımızdaki GPS, gitmemiz gereken yere ulaşmamıza yardımcı oluyor. Hubble teleskopunun paha biçilmez katkısından ve astronotların ISS'deki çalışmalarından bahsetmeye değer mi?

Ancak yörüngenin gerçek kahramanları var. Onları tanıyalım.

1. Landsat uyduları 1970'lerin başından beri Dünya'yı fotoğraflıyor ve Dünya yüzeyini gözlemleme rekorunu elinde tutuyor. Bir zamanlar ERTS (Dünya Kaynakları Teknolojisi Uydusu) olarak bilinen Landsat-1, 23 Temmuz 1972'de fırlatıldı. İki ana enstrüman taşıyordu: Hughes Aircraft Company tarafından inşa edilen ve yeşil, kırmızı ve iki kızılötesi spektrumda veri kaydedebilen bir kamera ve bir multispektral tarayıcı. Uydu o kadar muhteşem görüntüler üretti ve o kadar başarılı görüldü ki, onu bir dizi takip etti. NASA, son Landsat-8'i Şubat 2013'te fırlattı. Bu araç, kıyı bölgelerinin, kutup buzlarının, adaların ve kıtaların çok bantlı görüntülerini toplayan iki Dünya gözlem sensörü, Operasyonel Arazi Görüntüleyicisi ve Termal Kızılötesi Sensör taşıyordu.
2. Sabit Operasyonel Çevresel Uydular (GOES), her biri dünyanın sabit bir kısmından sorumlu olan sabit yörüngede Dünya'yı çevreler. Bu, uyduların atmosferi yakından izlemesine ve kasırgalara, kasırgalara, sellere ve şimşekli fırtınalara yol açabilecek hava koşullarındaki değişiklikleri tespit etmesine olanak tanır. Uydular ayrıca yağış ve kar birikimini tahmin etmek, kar örtüsünün boyutunu ölçmek ve deniz ve göl buzunun hareketini izlemek için de kullanılır. 1974'ten bu yana 15 GOES uydusu yörüngeye fırlatıldı, ancak yalnızca iki uydu, GOES West ve GOES East, aynı anda hava durumunu izliyor.
3. Jason-1 ve Jason-2, Dünya okyanuslarının uzun vadeli analizinde önemli bir rol oynadı. NASA, 1992'den bu yana Dünya üzerinde görev yapan NASA/CNES Topex/Poseidon uydusunun yerine Aralık 2001'de Jason-1'i fırlattı. Yaklaşık on üç yıl boyunca Jason-1, Dünya'nın buzsuz okyanuslarının %95'inden fazlasında deniz seviyelerini, rüzgar hızlarını ve dalga yüksekliklerini ölçtü. NASA, Jason-1'i 3 Temmuz 2013'te resmen emekliye ayırdı. Jason-2 2008 yılında yörüngeye girdi. Uydudan okyanus yüzeyine olan mesafeyi birkaç santimetre hassasiyetle ölçmeyi mümkün kılan yüksek hassasiyetli aletler taşıyordu. Bu veriler, oşinograflara sağladığı değerin yanı sıra, küresel iklim modellerinin davranışlarına ilişkin kapsamlı bilgiler de sağlıyor.

Uyduların maliyeti ne kadar?

Sputnik ve Explorer'dan sonra uydular daha büyük ve daha karmaşık hale geldi. Örneğin, mobil veri iletimi sağlaması beklenen ticari bir uydu olan TerreStar-1'i ele alalım. Kuzey Amerika akıllı telefonlar ve benzeri cihazlar için. 2009 yılında fırlatılan TerreStar-1'in ağırlığı 6.910 kilogramdı. Tamamen konuşlandırıldığında, 18 metrelik bir anteni ve 32 metre kanat açıklığına sahip devasa güneş panellerini ortaya çıkardı.

Bu şekilde inşaat karmaşık makine tonlarca kaynak gerektirir, bu nedenle tarihsel olarak yalnızca devlet daireleri ve cebi zengin olan şirketler uydu işine girebilirdi. Bir uydunun maliyetinin büyük kısmı donanımdan (transponderler, bilgisayarlar ve kameralar) kaynaklanmaktadır. Tipik bir hava durumu uydusunun maliyeti yaklaşık 290 milyon dolardır. Bir casus uydunun maliyeti 100 milyon dolar daha fazla olacaktır. Buna uyduların bakım ve onarım maliyetlerini de ekleyin. Şirketler, telefon sahiplerinin hücresel hizmet için ödediği gibi uydu bant genişliği için de ödeme yapmak zorundadır. Bu bazen yılda 1,5 milyon dolardan fazlaya mal oluyor.

Diğerlerine önemli faktör başlangıç ​​maliyetidir. Bir uyduyu uzaya fırlatmanın maliyeti, cihaza bağlı olarak 10 ile 400 milyon dolar arasında değişebiliyor. Pegasus XL roketi, 13,5 milyon dolara 443 kilogramı alçak Dünya yörüngesine kaldırabiliyor. Ağır bir uyduyu fırlatmak daha fazla kaldırma kuvveti gerektirecektir. Ariane 5G roketi, 165 milyon dolara 18.000 kilogramlık bir uyduyu alçak yörüngeye fırlatabilir.

Uyduların inşası, fırlatılması ve işletilmesiyle ilgili maliyet ve risklere rağmen, bazı şirketler tüm işlerini bunun etrafında kurmayı başardılar. Örneğin Boeing'de. Şirket, 2012 yılında uzaya yaklaşık 10 uydu teslim etti ve yedi yılı aşkın bir süre boyunca sipariş alarak yaklaşık 32 milyar dolar gelir elde etti.

Uyduların geleceği

Sputnik'in fırlatılmasından neredeyse elli yıl sonra, bütçeler gibi uydular da büyüyor ve güçleniyor. Örneğin ABD, askeri uydu programının başlangıcından bu yana neredeyse 200 milyar dolar harcadı ve tüm bunlara rağmen artık yenilenmeyi bekleyen yaşlanan uydulardan oluşan bir filoya sahip. Pek çok uzman, büyük uydular inşa etmenin ve konuşlandırmanın vergi mükelleflerinin parasıyla var olamayacağından korkuyor. Her şeyi alt üst edebilecek çözüm ise SpaceX gibi özel şirketlerin yanı sıra NASA, NRO ve NOAA gibi bürokratik durgunluğa maruz kalmayacakları açık olan diğerleri.

Diğer bir çözüm ise uyduların boyutunu ve karmaşıklığını azaltmaktır. Caltech ve Stanford Üniversitesi'ndeki bilim adamları, 1999'dan beri 10 santimetre kenarlı yapı taşlarına dayanan yeni bir CubeSat türü üzerinde çalışıyorlar. Her küp hazır bileşenler içerir ve verimliliği artırmak ve stresi azaltmak için diğer küplerle birleştirilebilir. Tasarımı standartlaştırarak ve her uyduyu sıfırdan oluşturma maliyetini azaltarak, tek bir CubeSat'ın maliyeti 100.000 $ kadar düşük olabilir.

Nisan 2013'te NASA, bu basit prensibi ticari akıllı telefonlar tarafından desteklenen üç CubeSat ile test etmeye karar verdi. Amaç mikro uyduları yörüngeye yerleştirmekti. Kısa bir zaman ve telefonlarımızla birkaç fotoğraf çekin. Ajans şimdi bu tür uydulardan oluşan geniş bir ağ kurmayı planlıyor.

İster büyük ister küçük olsun, geleceğin uyduları yer istasyonlarıyla etkili bir şekilde iletişim kurabilmelidir. Geçmişte NASA radyo frekansı iletişimine güveniyordu, ancak daha fazla güç talebi ortaya çıktıkça RF sınırına ulaştı. Bu engeli aşmak için NASA bilim insanları radyo dalgaları yerine lazerleri kullanan iki yönlü bir iletişim sistemi geliştiriyorlar. 18 Ekim 2013'te bilim insanları ilk kez uzaya fırlattı lazer ışını Ay'dan Dünya'ya veri iletmek (384.633 kilometre mesafeden) ve saniyede 622 megabitlik rekor iletim hızına ulaşmak.