Что такое спутник 4 класс
Что такое спутник
Спутник – что это такое? Что означает, чем характеризуется естественный, искусственный спутник. Для чего он необходим в природе, в повседневной жизни.
В астрономии спутник – это тело, которое вращается вокруг большего по размерам тела и удерживается силой его притяжения. Луна – это естественный спутник земли. Земля – это естественный спутник Солнца.
Когда мы употребляем слово “ спутник “, мы обычно имеем в виду созданный человеком космический корабль, который вращается вокруг планеты Земля. Это и есть исскуственный спутник, который отправляется в космос с различными целями и задачами. Некоторые используют его для реализации и воплощения научных исследований, другие собирают информацию для осуществления прогноза погоды, третьи использую спутник на орбите Земли для обеспечения коммуникаций, включая мобильные телефоны, интернет, телетрансляции, радио.
Спутник и его возможности по передачи теле- и радио сигналов может быть использован в различный сферах, которые нас окружают. Картография, навигация, военные исследования, астрономические научные исследования, реализация различного рода бизнеса, изучение климата и это далеко не весь перечень сфер, в которых спутник выступает как средство для осуществления действий.
Созданный человеком спутник дает представление о состоянии живых организмов в условиях космоса.
Спутник может быть любых форм и размеров, от маленького контейнера с инструментами до огромного баллона, который достигает до 30 метров в диаметре. Они могут весить от нескольких килограммов до многих тонн. Спутник может иметь самую разнообразную форму: круглый, как мяч, шляпообразный, напоминающий консервную банку, колокол, сигарету и т. д.
Спутник запускается со скоростью 30 000 километров в час и более. Если бы никакие другие силы после его запуска не воздействовали на него, спутник улетел бы далеко в открытый космос. Но прямой полет продолжаться не может, потому что на спутник действует сила притяжения Земли, и он начинает двигаться по орбите вокруг Земного шара. Так спутник выходит на орбиту.
Искуственный спутник может двигаться по орбите, которая находится на различных расстояниях от поверхности Земли. Расстояние колеблется в пределах от 177 километров до 35 000 километров. Орбита, по которой спутник осуществляет движение, выбирается учеными заранее, с учетом тех задач, которые и возлагаются на отправленный на орбиту спутник.
Значение слова «спутник»
1. Тот, кто совершает путь, едет или идет вместе с кем-л. Совместные поездки были для нас почти праздниками. Я невольно любовался своим спутником. Ушаков, По нехоженой земле. || Тот, кто постоянно находится вместе с кем-л., разделяя его труды, заботы и т. п. или вместе с кем-л. совершает жизненный путь. Она думала только о бедном своем спутнике, с которым провела жизнь и которого оставляла сирым и бесприютным. Гоголь, Старосветские помещики. Майскими короткими ночами, Отгремев, закончились бои… Где же вы теперь, друзья-однополчане, Боевые спутники мои? Фатьянов, Где же вы теперь, друзья-однополчане?
2. перен.; чего. То, что сопутствует чему-л., появляется вместе с чем-л., будучи связанным с ним. Литература — вообще всегдашний спутник образованности. Добролюбов, О степени участия народности в развитии русской литературы. Цвел шиповник — спутник светлых июньских ночей. Паустовский, Клад. || То что встречается или произрастает вместе с чем-л., поблизости от чего-л. — Я нашел у подножия каменную 236 соль, обычный спутник нефти. Крымов, Инженер.
3. Небесное тело, движущееся вокруг планеты, звезды. Луна — спутник Земли. □ У Юпитера видны три спутника; четвертый прячется за планетой. И. Гончаров, Фрегат «Паллада».
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
СПУ’ТНИК, а, м. 1. Человек, к-рый вместе с кем-н. совершает путь, путешествует. Мои спутники в вагоне оказались очень приятными собеседниками. || Тот, кто сопровождает кого-н. в жизни, совершает вместе с кем-н. жизненный путь. О милых спутниках, которые наш свет своим присутствием для нас животворили, не говори с тоской: их нет, а с благодарностию: были. Жуковский. 2. перен. То, что сопутствует чему-н., находится или появляется вместе с чем-н. Тиф постоянный с. голода. Ленин указывал, что войны — неизбежный спутник капитализма. История ВКП(б). 3. Небесное тело, обращающееся вокруг планеты (астр.). Луна — с. земли. Спутники Юпитера. 4. Название нек-рых справочных книг, руководящих журналов
Журнал «С. агитатора». Справочная книга «С. электротехника».
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
спу́тник
1. человек, который вместе с кем-нибудь совершает путь, путешествует; попутчик; тот, кто сопровождает кого-нибудь в жизни, совершает вместе с кем-нибудь жизненный путь ◆ Уже совсем близко от площади после очень сильного порыва ветра мой спутник вдруг снял с себя кепку и бросил её по ветру. Фазиль Искандер, «Путь из варяг в греки», 1990 г. (цитата из НКРЯ) ◆ В это время в соседней лодке встал другой мой спутник, приподняв дохи и шкуры, которыми он был покрыт. В. Г. Короленко, «Мороз», 1900–1901 г.
2. перен. то, что сопутствует чему-нибудь, находится или появляется вместе с чем-нибудь ◆ Такие мысли вызовут законный протест поборников политкорректности: догматизм — неизбежный спутник политкорректности. Валерий Ширяев, «Уважаемый солдат», 2003.01.30 г. // «Новая газета» (цитата из НКРЯ)
3. астрон. небесное тело, обращающееся вокруг планеты по замкнутой орбите ◆ У Плутона есть спутник Харон, который по диаметру, что само по себе странно, лишь вдвое меньше своего небесного сюзерена. Сергей Лесков, «Плутон еще не виден. Самая далекая планета Солнечной системы становится роднее», 2002.09.20 г. // «Известия» (цитата из НКРЯ)
4. косм. то же, что искусственный спутник; космический аппарат, обращающийся вокруг планеты ◆ Возглавляемая им группа инженеров предлагает выводить спутник на орбиту многоступенчатой ракетой с параллельным расположением ступеней. Анатолий Володин, «И заговорил по-русски», 2002 г. // «Воздушно-космическая оборона» (цитата из НКРЯ)
Значение слова спутник
Словарь Ушакова
сп у тник, спутника, муж.
1. Человек, который вместе с кем-нибудь совершает путь, путешествует. Мои спутники в вагоне оказались очень приятными собеседниками.
4. Название некоторых справочных книг, руководящих журналов и т.п. Журнал «Спутник агитатора». Справочная книга «Спутник электротехника».
Словарь Ожегова
СПУТНИК, а, м.
1. Тот, кто совершает путь вместе с кемн. Весёлый с. С. жизни (перен.: о муже).
2. перен. То, что сопутствует чемун., появляется вместе с чемн. Улыбка с. хорошего настроения.
3. Небесное тело, обращающееся вокруг планеты. Луна с. Земли.
4. Космический аппарат, запускаемый на околопланетную, окололунную или гелиоцентрическую орбиту с помощью ракетных устройств. Искусственный с. Земли (Луны, Венеры, Марса). Искусственный с. Солнца.
• Город-спутник город, соседствующий с большим городом и связанный с ним тесными производственными, хозяйственными и культурными отношениями.
| ж. спутница, ы (к 1 знач.). С. жизни (перен.: о жене).
| прил. спутниковый, ая, ое (к 4 знач.; спец.). Спутниковая радиосвязь. Спутниковая метеорология.
Словарь Ефремовой
Толковый словарь живого великорусского языка, Даль Владимир
Словарь медицинских терминов
сегмент хромосомы с диаметром, соизмеримым с диаметром хромосомы, отделенный от нее вторичной хромосомной перетяжкой.
Энциклопедический словарь
название искусственного спутника Земли, получившее распространение после запуска в СССР первого искусственного спутника Земли (1957).
Большая Советская Энциклопедия
«Спутник», Бюро международного молодёжного туризма, советская молодёжная туристская организация. Создана в 1958. Организует групповые туристские поездки зарубежной молодёжи в СССР и сов. молодёжи за границу и по Сов. Союзу. «С.» ≈ член Международного бюро по туризму и обменам молодёжи (БИТЕЖ) при Всемирной федерации демократической молодёжи и Международной конференции по студенческому туризму.
«С.» сотрудничает (1975) с более чем 400 молодёжными, студенческими, туристскими, просветительными, культурными организациями 70 стран. В 1958≈1974 в СССР по линии «С.» принято 950 тыс. зарубежных туристов; около 3 млн. сов. девушек и юношей совершили туристские поездки по СССР и свыше 700 тыс. ≈ в др. страны; свыше 550 тыс. чел. отдохнули в международных молодёжных лагерях «С.» (крупнейшие на Черноморском побережье, на Кавказе, на Волге). Путешествия, организуемые «С.», дают возможность ознакомиться с историей, традициями, культурой, экономическим развитием, природой СССР и др. стран. «С.» осуществляет общеознакомительные, учебные и специализированные (для представителей различных профессий) поездки, направляет и принимает группы туристов для участия в фестивалях искусств и др. крупных национальных и международных культурных и спортивных мероприятиях, организует в СССР курсы рус. языка для зарубежной молодёжи.
Доклад на тему: «Искусственные спутники Земли» — виды, функции и значение
Космос издавна притягивает внимание людей, поэтому они сделали множество различных аппаратов, позволяющих больше узнать о Солнечной системе и других вселенных. В пространстве уже есть не только естественные, но и искусственные спутники Земли. Доклад на тему запущенных человеком объектов позволит больше узнать об их строении, периодах запуска и движении.
Определение понятия
Искусственными спутниками называют космические летательные устройства, вращающиеся вокруг планеты по геометрической орбите. Для стабильного движения такой объект должен иметь такую начальную скорость, чтобы она равнялась или была больше первой космической. Высота полёта может колебаться в пределах двух-трех сотен тысяч км. А ее нижняя граница обусловлена тем, что спутник не должен быстро тормозить при попадании в атмосферу.
Период его обращения по орбите связан со средней высотой полета. В разных случаях он может составлять от полутора часов до нескольких лет. Особое значение имеют объекты, находящиеся на геостационарной орбите. У них период обращения равен суткам. Но для наземного наблюдателя они выглядят так, словно неподвижно висят в небе. А это позволяет не устанавливать поворотное устройство в антеннах.
Кратко говоря, спутниками являются беспилотные космические аппараты. Но они бывают и пилотируемыми, и автоматическими грузовыми. А также к этому понятию относятся орбитальные станции. Всё зависит от того, как именно был запущен объект.
Автоматические межпланетные станции и космические корабли могут попадать в пространство, минуя некоторые стадии запуска. Но если аппарат предварительно выводят на опорную орбиту, то он уже считается спутником.
Естественные спутники
В отличие от искусственных, естественными спутниками называются космические тела природного происхождения, которые вращаются вокруг планет. Ученые долгое время исследовали эти объекты. В результате сформировались две разные теории:
В первом варианте от планеты откалывались большие куски, которые затем вращались вокруг неё. Под воздействием внешних сил они постепенно приобретали форму шара. Согласно второй теории, планеты притягивали астероиды. Делали они это с помощью своей гравитационной силы. Постепенно объекты начинали двигаться по орбите этой планеты и также приобретали круглую форму.
У Земли есть только один естественный спутник — Луна. Об этом стоит рассказать в реферате или сообщении на тему космических объектов. Ученым удалось выяснить, что составы планеты и спутника имеют одинаковые химические соединения. На основе этого они выдвинули предположение, что Луна раньше была частью Земли. Хотя ещё в 19 и 20 веках астрономы считали, что у нашей планеты есть несколько спутников. Но затем им удалось установить, что Луна является единственной.
Варианты запуска
В самом начале освоения космоса спутники запускали только с помощью ракет-носителей. Но в конце ХХ века распространился и другой вариант, когда их отправляли в пространство с орбитальных станций или кораблей. Существуют и другие способы выведения устройств, но пока они развиты только в теории:
Спустя некоторое время люди научились запускать больше одного спутника с одной ракеты-носителя. А уже 2013 году они смогли вывести в космос одновременно три десятка объектов. В результате некоторых экспериментов последние ступени носителей также вышли на орбиту, на какое-то время и они стали спутниками.
Но у беспилотных объектов довольно разнообразная масса: от 3−5 кг до 20 т. Отличается и размер, он может колебаться от нескольких сантиметров до десятков метров. Космические корабли и космопланы считаются спутниками, они имеют большие габариты. Но самыми огромными являются сборные орбитальные станции.
В 21 веке благодаря развитию нанотехнологий специалисты смогли создать сверхмалые объекты нового формата — кубсат и покеткуб. Большинство аппаратов невозвратные, но некоторые из них могут частично опускаться на планету. Среди таких выделяют пилотируемые и грузовые корабли, спускаемые аппараты, космопланы. Все современные спутники Земли необходимы для научных исследований, а также для образования. В качестве хобби некоторые астрономы-любители запускают радиообъекты.
В начале космической эры этой работой занимались только государственные организации, но сегодня широкое распространение получили аппараты частных компаний.
Известные виды
Спутники делятся на группы в зависимости от их назначения. Некоторые используются для исследования планет, другие предназначены для проведения научных экспериментов. Существует довольно большой список искусственных спутников земли, их можно разделить на виды:
Астрономические аппараты предназначены для исследования галактик, планет и других объектов. Биологический тип необходим для изучения и проведения научных экспериментов над живыми организмами в космических условиях. Есть ещё спутники дистанционного зондирования земли — они позволяют ученым наблюдать за поверхностью планеты и делать её снимки.
С помощью метеорологических объектов можно предсказывать погоду и исследовать изменения климата. Военные аппараты используются в целях обеспечения разведывательной деятельности. А спутник связи позволяет реконструировать радиосигнал между разными точками на поверхности Земли. Прикладные помогают решать технические и хозяйственные задачи. Навигационный тип позволяет определить местоположение водных, наземных и воздушных объектов. Корабли и станции предназначены для выхода человека в открытое космическое пространство.
Исторические сведения
Искусственные спутники запускались более чем 70 разными государствами, их разрабатывали отдельные компании. Вылет осуществлялся с помощью собственных ракет-носителей и предоставляемых пусковых аппаратов из других стран. Финансированием этих экспериментов занимались государственные и частные организации.
Первый в мире искусственный объект был запущен в космос 4 октября 1957 года из СССР. А далее список искусственных спутников Земли только расширялся:
Начиная с 1957 года и до сегодняшнего дня в космос было запущено около 17 000 устройств. Большая часть принадлежит бывшему Советскому Союзу. Но действующих аппаратов в настоящее время гораздо меньше. Хотя некоторые государства только планируют запустить свои первые объекты. К таким странам относятся Армения, Иордания, Демократическая Республика Конго, Молдавия, Парагвай, Сербия, Узбекистан, Хорватия и Эфиопия, а также небольшие государства Азии, Африки и Ближнего Востока.
Такое огромное количество спутников в космосе привело к некоторым проблемам. В 2009 году впервые в истории произошло столкновение объектов. В контакт вступили российский военный аппарат и американский связной. Проблема заключалась в том, что спутник РФ был выведен на орбиту в 1994 году, но в 1996 его списали. Столкновение произошло над северной частью Сибири. В результате образовалось два огромных облака из мелких фрагментов и обломков.
Интересные факты
В краткий реферат или рассказ о проекте искусственных спутников Земли можно включить интересные факты, связанные с космическими аппаратами. Все объекты программируют таким образом, чтобы избежать столкновения с метеоритами. В истории известен только один случай, когда устройство было уничтожено космическим телом.
Благодаря изображениям с высоким разрешением, полученным с помощью аппарата, исследовательница Сара Паркак вместе со своей командой смогла обнаружить в Египте 17 пирамид и тысячу гробниц. С тех пор ученые стараются привлечь больше сотрудников к космической археологии, чтобы предотвратить расхищение древних городов, которые еще не стали известными.
Первые американские разведывательные аппараты фотографировали Землю из космоса и сбрасывали кассеты в пленочных капсулах прямо в атмосферу. А в воздухе их подбирал самолёт и доставлял материалы в лаборатории.
Над Бразилией есть огромная территория с очень слабым магнитным полем. Из-за этого организации НАСА приходится выключать питание спутников, которые проходят над этой областью. Великобритания сегодня остается единственной страной, успешно разработавшей техническую возможность запуска аппаратов, но забросившей её.
Таким образом, искусственные устройства предназначены для решения технических и хозяйственных задач, исследования космоса и поверхности планеты, а также улучшения качества образования. Государственные и частные организации годами работают над созданием новых спутников, чтобы затем вывести их на орбиту.
Как работают спутники?
«Человек должен подняться над Землей — в атмосферу и за ее пределы — ибо только так он полностью поймет мир, в котором живет».
Сократ сделал это наблюдение за века до того, как люди успешно вывели объект на земную орбиту. И все же древнегреческий философ, кажется, понял, насколько ценным может быть вид из космоса, хотя совершенно не знал, как этого достичь.
Этому понятию — о том, как вывести объект «в атмосферу и за ее пределы» — пришлось ждать до тех пор, пока Исаак Ньютон не опубликовал свой знаменитый мысленный эксперимент с пушечным ядром в 1729 году. Выглядит он примерно так:
В октябре 1957 года Советский Союз наконец подтвердил догадку Ньютона, запустив «Спутник-1» — первый искусственный спутник на орбите Земли. Это инициировало космическую гонку и многочисленные запуски объектов, которым предназначалось летать вокруг Земли и других планет Солнечной системы. С момента запуска «Спутника» некоторые страны, по большей части США, Россия и Китай, запустили более 3000 спутников в космос. Некоторые из этих сделанными людьми объектов, например МКС, большие. Другие отлично умещаются в небольшом сундучке. Благодаря спутникам мы получаем прогнозы погоды, смотрим телевизор, сидим в Интернете и звоним по телефону. Даже те спутники, работу которых мы не ощущаем и не видим, отлично служат в пользу военных.
Конечно, запуск и эксплуатация спутников привели к проблемам. Сегодня, учитывая более 1000 рабочих спутников на земной орбите, наш ближайший космический район стал оживленнее, чем крупный город в час пик. Приплюсуйте к этому нерабочее оборудование, заброшенные спутники, части аппаратного обеспечения и фрагменты от взрывов или столкновений, которые наполняют небеса вместе с полезным оборудованием. Этот орбитальный мусор, о котором мы подробно писали, накапливался на протяжении многих лет и представляет серьезную угрозу для спутников, в настоящее время кружащим вокруг Земли, а также для будущих пилотируемых и непилотируемых запусков.
В этой статье мы залезем в кишки обычного спутника и заглянем в его глаза, чтобы увидеть виды нашей планеты, о которых Сократ и Ньютон не могли и мечтать. Но сначала давайте подробнее разберемся, чем, собственно, спутник отличается от других небесных объектов.
Что такое спутник?
Чтобы понять, почему спутники движутся таким образом, мы должны навестить нашего друга Ньютона. Он предположил, что сила гравитации существует между двумя любыми объектами во Вселенной. Если бы этой силы не было, спутники, летящие вблизи планеты, продолжали бы свое движение с одной скоростью и в одном направлении — по прямой. Эта прямая — инерционный путь спутника, который, однако, уравновешивается сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.
Иногда орбита спутника выглядит как эллипс, приплюснутый круг, который проходит вокруг двух точек, известных как фокусы. В этом случае работают все те же законы движения, разве что планеты расположены в одном из фокусов. В результате, чистая сила, приложенная к спутнику, не проходит равномерно по всему его пути, и скорость спутника постоянно меняется. Он движется быстро, когда находится ближе всего к планете — в точке перигея (не путать с перигелием), и медленнее, когда находится дальше от планеты — в точке апогея.
Спутники бывают самых разных форм и размеров и выполняют самые разнообразные задачи.
Когда были изобретены спутники?
Ученые не понимали Кларка — до 4 октября 1957 года. Тогда Советский Союз запустил «Спутник-1», первый искусственный спутник, на орбиту Земли. «Спутник» был 58 сантиметров в диаметре, весил 83 килограмма и был выполнен в форме шарика. Хотя это было замечательное достижение, содержание «Спутника» было скудным по сегодняшним меркам:
На внешней стороне «Спутника» четыре штыревые антенны передавали на коротковолновой частоте выше и ниже нынешнего стандарта (27 МГц). Станции слежения на Земле поймали радиосигнал и подтвердили, что крошечный спутник пережил запуск и успешно вышел на курс вокруг нашей планеты. Месяцем позже Советский Союз запустил на орбиту «Спутник-2». Внутри капсулы была собака Лайка.
В декабре 1957 года, отчаянно пытаясь идти в ногу со своими противниками по холодной войне, американские ученые попытались вывести спутник на орбиту вместе с планетой Vanguard. К сожалению, ракета разбилась и сгорела еще на стадии взлета. Вскоре после этого, 31 января 1958 года, США повторили успех СССР, приняв план Вернера фон Брауна, который заключался в выводе спутника Explorer-1 с ракетой U.S. Redstone. Explorer-1 нес инструменты для обнаружения космических лучей и обнаружил в ходе эксперимента Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы, что космических лучей гораздо меньше, чем ожидалось. Это привело к открытию двух тороидальных зон (в конечном счете названных в честь Ван Аллена), наполненных заряженными частицами, захваченными магнитным полем Земли.
Воодушевленные этими успехами, некоторые компании начали разрабатывать и запускать спутники в 60-х годах. Одной из них была Hughes Aircraft вместе со звездным инженером Гарольдом Розеном. Розен возглавил команду, которая воплотила идею Кларка — спутник связи, размещенный на орбите Земли таким образом, что мог отражать радиоволны из одного места в другое. В 1961 году NASA заключило контракт с Hughes, чтобы построить серию спутников Syncom (синхронная связь). В июле 1963 года Розен и его коллеги увидели, как Syncom-2 взлетел в космос и вышел на грубую геосинхронную орбиту. Президент Кеннеди использовал новую систему, чтобы поговорить с премьер-министром Нигерии в Африке. Вскоре взлетел и Syncom-3, который на самом деле мог транслировать телевизионный сигнал.
Эпоха спутников началась.
Какая разница между спутником и космическим мусором?
Техногенные объекты, вроде «Спутника» и Explorer, также можно классифицировать как спутники, поскольку они, как и луны, вращаются вокруг планеты. К сожалению, человеческая активность привела к тому, что на орбите Земли оказалось огромное количество мусора. Все эти куски и обломки ведут себя как и крупные ракеты — вращаются вокруг планеты на высокой скорости по круговому или эллиптическому пути. В строгом толковании определения можно каждый такой объект определить как спутник. Но астрономы, как правило, считают спутниками те объекты, которые выполняют полезную функцию. Обломки металла и другой хлам попадают в категорию орбитального мусора.
Орбитальный мусор поступает из многих источников:
NASA вывело специальный спутник под названием LDEF для изучения долгосрочных эффектов от столкновения с космическим мусором. За шесть лет инструменты спутника зарегистрировали около 20 000 столкновений, некоторые из которых были вызваны микрометеоритами, а другие орбитальным мусором. Ученые NASA продолжают анализировать данные LDEF. А вот в Японии уже планируют развернуть гигантскую сеть для отлова космического мусора.
Что внутри обычного спутника?
У всех спутников есть источник питания (обычно солнечные батареи) и аккумуляторы. Массивы солнечных батарей позволяют заряжать аккумуляторы. Новейшие спутники включают и топливные элементы. Энергия спутников очень дорога и крайне ограничена. Ядерные элементы питания обычно используются для отправки космических зондов к другим планетам.
У всех спутников есть бортовой компьютер для контроля и мониторинга различных систем. У всех есть радио и антенна. Как минимум, у большинства спутников есть радиопередатчик и радиоприемник, поэтому экипаж наземной команды может запросить информацию о состоянии спутника и наблюдать за ним. Многие спутники позволяют массу различных вещей: от изменения орбиты до перепрограммирования компьютерной системы.
Как и следовало ожидать, собрать все эти системы воедино — непростая задача. Она занимает годы. Все начинается с определения цели миссии. Определение ее параметров позволяет инженерам собрать нужные инструменты и установить их в правильном порядке. Как только спецификация утверждена (и бюджет), начинается сборка спутника. Она происходит в чистой комнате, в стерильной среде, что позволяет поддерживать нужную температуру и влажность и защищать спутник во время разработки и сборки.
Искусственные спутники, как правило, производятся на заказ. Некоторые компании разработали модульные спутники, то есть конструкции, сборка которых позволяет устанавливать дополнительные элементы согласно спецификации. К примеру, у спутников Boeing 601 было два базовых модуля — шасси для перевозки двигательной подсистемы, электроника и батареи; и набор сотовых полок для хранения оборудования. Эта модульность позволяет инженерам собирать спутники не с нуля, а с заготовки.
Как спутники запускаются на орбиту?
В большинстве запусков спутников запуск ракеты происходит прямо вверх, это позволяет быстрее провести ее через толстый слой атмосферы и минимизировать расход топлива. После того, как ракета взлетает, механизм управления ракеты использует инерциальную систему наведения для расчета необходимых корректировок сопла ракеты, чтобы обеспечить нужный наклон.
После того как ракета выходит в разреженный воздух, на высоту около 193 километров, система навигации выпускает небольшие ракетки, чего достаточно для переворота ракеты в горизонтальное положение. После этого выпускается спутник. Небольшие ракеты выпускаются снова и обеспечивают разницу в расстоянии между ракетой и спутником.
Орбитальная скорость и высота
Ракета должна набрать скорость в 40 320 километров в час, чтобы полностью сбежать от земной гравитации и улететь в космос. Космическая скорость куда больше, чем нужно спутнику на орбите. Они не избегают земной гравитации, а находятся в состоянии баланса. Орбитальная скорость — это скорость, необходимая для поддержания баланса между гравитационным притяжением и инерциальным движением спутника. Это примерно 27 359 километров в час на высоте 242 километра. Без гравитации инерция унесла бы спутник в космос. Даже с гравитацией, если спутник будет двигаться слишком быстро, его унесет в космос. Если спутник будет двигаться слишком медленно, гравитация притянет его обратно к Земле.
Орбитальная скорость спутника зависит от его высоты над Землей. Чем ближе к Земле, тем быстрее скорость. На высоте в 200 километров орбитальная скорость составляет 27 400 километров в час. Для поддержания орбиты на высоте 35 786 километров спутник должен обращаться со скорость 11 300 километров в час. Эта орбитальная скорость позволяет спутнику делать один облет в 24 часа. Поскольку Земля также вращается 24 часа, спутник на высоте в 35 786 километров находится в фиксированной позиции относительно поверхности Земли. Эта позиция называется геостационарной. Геостационарная орбита идеально подходит для метеорологических спутников и спутников связи.
В целом, чем выше орбита, тем дольше спутник может оставаться на ней. На низкой высоте спутник находится в земной атмосфере, которая создает сопротивление. На большой высоте нет практически никакого сопротивления, и спутник, как луна, может находиться на орбите веками.
Типы спутников
Полярно-орбитальные спутники также проходят через полюсы с каждым оборотом, хотя их орбиты менее эллиптические. Полярные орбиты остаются фиксированными в космосе, в то время как вращается Земля. В результате, большая часть Земли проходит под спутником на полярной орбите. Поскольку полярные орбиты дают прекрасный охват планеты, они используются для картографирования и фотографии. Синоптики также полагаются на глобальную сеть полярных спутников, которые облетают наш шар за 12 часов.
Можно также классифицировать спутники по их высоте над земной поверхностью. Исходя из этой схемы, есть три категории:
И наконец, можно подумать о спутниках в том смысле, где они «ищут». Большинство объектов, отправленных в космос за последние несколько десятилетий, смотрят на Землю. У этих спутников есть камеры и оборудование, которое способно видеть наш мир в разных длинах волн света, что позволяет насладиться захватывающим зрелищем в ультрафиолетовых и инфракрасных тонах нашей планеты. Меньше спутников обращают свой взгляд к пространству, где наблюдают за звездами, планетами и галактиками, а также сканируют объекты вроде астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей.
Известные спутники
Однако есть настоящие герои орбиты. Давайте с ними познакомимся.
Сколько стоят спутники?
Строительство такой сложной машины требует массы ресурсов, поэтому исторически только правительственные ведомства и корпорации с глубокими карманами могли войти в спутниковый бизнес. Большая часть стоимости спутника лежит в оборудовании — транспондерах, компьютерах и камерах. Обычный метеорологический спутник стоит около 290 миллионов долларов. Спутник-шпион обойдется на 100 миллионов долларов больше. Добавьте к этому стоимость содержания и ремонта спутников. Компании должны платить за пропускную полосу спутника так же, как владельцы телефонов платят за сотовую связь. Обходится иногда это более чем в 1,5 миллиона долларов в год.
Другим важным фактором является стоимость запуска. Запуск одного спутника в космос может обойтись от 10 до 400 миллионов долларов, в зависимости от аппарата. Ракета Pegasus XL может поднять 443 килограмма на низкую околоземную орбиту за 13,5 миллиона долларов. Запуск тяжелого спутника потребует большей подъемной силы. Ракета Ariane 5G может вывести на низкую орбиту 18 000-килограммовый спутник за 165 миллионов долларов.
Несмотря на затраты и риски, связанные с постройкой, запуском и эксплуатацией спутников, некоторые компании сумели построить целый бизнес на этом. К примеру, Boeing. В 2012 году компания доставила в космос около 10 спутников и получила заказы на более чем семь лет, что принесло ей почти 32 миллиарда долларов дохода.
Будущее спутников
Другое решение — сокращение размера и сложности спутников. Ученые Калтеха и Стэнфордского университета с 1999 года работают над новым типом спутника CubeSat, в основе которого лежат строительные блоки с гранью в 10 сантиметров. Каждый куб содержит готовые компоненты и может объединиться с другими кубиками, чтобы повысить эффективность и снизить нагрузку. Благодаря стандартизации дизайна и сокращению расходов на создание каждого спутника с нуля, один CubeSat может стоить всего 100 000 долларов.
В апреле 2013 года NASA решила проверить этот простой принцип и запустило три CubeSat на базе коммерческих смартфонов. Цель состояла в том, чтобы вывести микроспутники на орбиту на короткое время и сделать несколько снимков на телефоны. Теперь агентство планирует развернуть обширную сеть таких спутников.
Будучи большими или маленькими, спутники будущего должны быть в состоянии эффективно сообщаться с наземными станциями. Исторически сложилось так, что NASA полагалось на радиочастотную связь, но РЧ достигла своего предела, поскольку возник спрос на большую мощность. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые NASA разрабатывают систему двусторонней связи на основе лазеров вместо радиоволн. 18 октября 2013 года ученые впервые запустили лазерный луч для передачи данных с Луны на Землю (на расстоянии 384 633 километра) и получили рекордную скорость передачи в 622 мегабита в секунду.