спутник земли что делает
Искусственные спутники: для чего они нужны, как работают, типы, важно
Содержание:
В искусственные спутники Они представляют собой транспортные средства или устройства, специально созданные для запуска в космос без необходимости в команде, чтобы совершать орбитальные операции вокруг Земли или любого другого небесного тела.
Первые идеи о создании искусственных спутников исходили от авторов-фантастов, таких как Жюль Верн и Артур Кларк. Последний был офицером-радаром в Королевских ВВС и в конце Второй мировой войны задумал использовать три спутника на орбите вокруг Земли для обслуживания телекоммуникационной сети.
В то время еще не было средств для вывода спутника на орбиту. Военным США потребовалось еще несколько лет, чтобы создать первую спутниковую связь в начале 1950-х годов.
Космическая гонка между Соединенными Штатами и Советским Союзом дала толчок развитию индустрии искусственных спутников. Первым успешно выведенным на орбиту в 1957 г. был советский спутник «Спутник», который излучал сигналы в диапазоне 20-40 МГц.
После этого Соединенные Штаты запустили Echo I в целях связи. С тех пор обе державы осуществили многочисленные запуски на орбиту, и впоследствии многие страны присоединились к новой технологии.
Для чего нужны искусственные спутники?
-В научных и метеорологических исследованиях, включая картографию и астрономические наблюдения.
-Для целей военной разведки.
-Для навигации и определения местоположения используется одна из самых известных систем GPS (Global Positioning System).
-Для наблюдения за земной поверхностью.
-На космических станциях, предназначенных для знакомства с жизнью за пределами Земли.
Как они работают?
В своей работе ПринципИсаак Ньютон (1643-1727) установил, что необходимо для вывода спутника на орбиту, хотя вместо спутника он использовал в качестве примера пушечное ядро, выпущенное с вершины холма.
Выстреливая с определенной горизонтальной скоростью, пуля следует по обычной параболической траектории. С увеличением скорости горизонтальный вылет становится все больше и больше, что было ясно. Но заставит ли пуля выйти на орбиту вокруг Земли при определенной скорости?
Земля изгибается от линии, касающейся поверхности, со скоростью 4,9 м на каждые 8 км. Любой объект, выпущенный из состояния покоя, упадет на 4,9 м за первую секунду. Следовательно, при горизонтальном выстреле с пика со скоростью 8 км / с пуля упадет на 4,9 м за первую секунду.
Но Земля за это время также опустится на 4,9 м, так как она изгибается под пушечным ядром. Он продолжает горизонтальное движение, покрывая 8 км, и в течение этой секунды останется на той же высоте по отношению к Земле.
Естественно, то же самое происходит через следующую секунду и во все последующие секунды, превращая пулю в искусственный спутник без какой-либо дополнительной тяги, пока нет трения.
Однако трение, вызванное сопротивлением воздуха, неизбежно, поэтому необходима ракета-носитель.
Ракета поднимает спутник на большую высоту, где более тонкая атмосфера оказывает меньшее сопротивление и обеспечивает необходимую горизонтальную скорость.
Такая скорость должна быть больше 8 км / с и меньше 11 км / с. Последний является космическая скорость. Спроектированный с такой скоростью, спутник отказался бы от гравитационного воздействия Земли, уходя в космос.
Структура искусственного спутника
Искусственные спутники содержат различные сложные механизмы для выполнения своих функций, которые включают прием, обработку и отправку различных типов сигналов. Они также должны быть легкими и автономными.
Основные конструкции общие для всех искусственных спутников, которые, в свою очередь, имеют несколько подсистем по назначению. Они монтируются в корпус из металла или других легких составов, который служит опорой и называется автобус.
В автобусе можно найти:
— Центральный модуль управления, содержащий компьютер, с помощью которого обрабатываются данные.
— Приемные и передающие антенны для связи и передачи данных по радиоволнам, а также телескопы, камеры и радары.
— Система солнечных батарей на крыльях для получения необходимой энергии и аккумуляторных батарей, когда спутник находится в тени. В зависимости от орбиты спутникам требуется около 60 минут солнечного света для подзарядки батарей, если они находятся на низкой орбите. Более далекие спутники проводят гораздо больше времени под воздействием солнечного излучения.
Поскольку спутники длительное время подвергаются воздействию этого излучения, необходима система защиты, чтобы избежать повреждения других систем.
Открытые части сильно нагреваются, в то время как в тени они достигают чрезвычайно низких температур, потому что атмосферы недостаточно для регулирования изменений. По этой причине радиаторы необходимы для устранения тепла и алюминиевые крышки для сохранения тепла, когда это необходимо.
Типы искусственных спутников
В зависимости от траектории искусственные спутники могут быть эллиптическими или круглыми. Конечно, каждому спутнику назначена орбита, которая обычно совпадает с направлением вращения Земли, называемым асинхронная орбита. Если по какой-то причине спутник движется в обратном направлении, то он ретроградная орбита.
Под действием силы тяжести объекты движутся по траекториям эллиптический по законам Кеплера. Искусственные спутники этого не избегают, однако некоторые эллиптические орбиты имеют такой небольшой эксцентриситет, что их можно считать круговой.
Орбиты также могут быть наклонены по отношению к экватору Земли. При наклоне 0º это экваториальные орбиты, если они 90º, они полярные орбиты.
Высота спутника также является важным параметром, поскольку на высоте 1500–3000 км находится первый пояс Ван Аллена, региона, которого следует избегать из-за высокого уровня радиации.
Спутниковые орбиты
Орбита спутника выбирается в соответствии с его миссией, поскольку есть более или менее благоприятные высоты для различных операций. По этому критерию спутники классифицируются как:
–НОО (низкая околоземная орбита)Они имеют высоту от 500 до 900 км и описывают круговую траекторию с периодами приблизительно полтора часа и наклоном 90 градусов. Они используются для мобильных телефонов, факсов, персональных пейджеров, автомобилей и лодок.
–MEO (Средняя околоземная орбита)Они находятся на высоте 5000–12000 км, при наклоне 50º и продолжительностью около 6 часов. Они также используются в сотовой телефонии.
–GEO (геосинхронная земная орбита), или геостационарная орбита, хотя между этими двумя терминами есть небольшая разница. Первые могут иметь переменный наклон, а вторые всегда под углом 0 °.
Геостационарные спутники
Вначале спутники связи имели периоды, отличные от периода вращения Земли, но это затрудняло размещение антенн, и связь была потеряна. Решением было разместить спутник на такой высоте, чтобы его период совпадал с периодом вращения Земли.
Таким образом, спутник вращается вместе с Землей и кажется фиксированным по отношению к ней. Высота, необходимая для вывода спутника на геостационарную орбиту, составляет 35786,04 км и известна как ремень clarke.
Высоту орбиты можно рассчитать, установив период, используя следующее выражение, полученное из закона всемирного тяготения Ньютона и законов Кеплера:
Так как таким образом ориентация спутника по отношению к Земле не изменяется, это гарантирует, что он всегда будет контактировать с ней.
Важнейшие искусственные спутники Земли
Спутник
Это был первый искусственный спутник в истории человечества, выведенный на орбиту бывшим Советским Союзом в октябре 1957 года. За этим спутником последовали еще 3 спутника в рамках программы Sputnik.
Первый спутник был довольно маленьким и легким: в основном это было 83 кг алюминия. Он был способен излучать частоты от 20 до 40 МГц. Он находился на орбите в течение трех недель, после чего упал на Землю.
Реплики Спутника сегодня можно увидеть во многих музеях Российской Федерации, Европы и даже Америки.
Космический шаттл
Другой хорошо известной пилотируемой миссией была космическая транспортная система STS или космический шаттл, которая находилась в эксплуатации с 1981 по 2011 год и участвовала, среди других важных миссий, в запуске космического телескопа Хаббл и Международной космической станции, в дополнение к миссиям ремонт других спутников.
Космический шаттл имел асинхронную орбиту и был многоразовым, поскольку он мог приходить и уходить на Землю. Из пяти паромов два были случайно уничтожены вместе со своими экипажами: Challenger и Columbia.
Спутники GPS
Система глобального позиционирования широко известна тем, что позволяет точно определять местоположение людей и объектов в любой точке земного шара. Сеть GPS состоит как минимум из 24 высотных спутников, из которых всегда есть 4 спутника, видимые с Земли.
GPS не ограничивается поиском людей или транспортных средств, он также полезен для картографии, геодезии, геодезии, спасательных операций и занятий спортом, среди других важных приложений.
Космический телескоп Хаббла
Это искусственный спутник, который предлагает непревзойденные, невиданные ранее изображения Солнечной системы, звезд, галактик и далекой Вселенной без атмосферы Земли или светового загрязнения, блокирующих или искажающих далекий свет.
Таким образом, его запуск в 1990 году стал самым заметным достижением астрономии за последнее время. Огромный 11-тонный цилиндр Хаббла находится на высоте 340 миль (548 км), совершая круговое движение вокруг Земли с периодом 96 минут.
Ожидается, что он будет отключен между 2020 и 2025 годами и заменен космическим телескопом Джеймса Уэбба.
Международная космическая станция
Известная как МКС (Международная космическая станция), это орбитальная исследовательская лаборатория, управляемая пятью космическими агентствами по всему миру. Пока это самый большой из существующих искусственных спутников.
В отличие от остальных спутников, на космической станции находятся люди. Помимо фиксированного экипажа из минимум двух космонавтов, станцию посещали даже туристы.
Назначение станции в первую очередь научное. Он имеет 4 лаборатории, в которых исследуются эффекты невесомости и проводятся астрономические, космологические и климатические наблюдения, а также различные эксперименты в области биологии, химии и влияния излучения на различные системы.
Чандра
Этот искусственный спутник представляет собой обсерваторию для обнаружения рентгеновских лучей, которые поглощаются атмосферой Земли и поэтому не могут быть изучены с поверхности. НАСА вывело его на орбиту в 1999 году с помощью космического корабля «Колумбия».
Спутники связи Иридиум
Они составляют сеть из 66 спутников на высоте 780 км на орбитах типа LEO с периодом действия 100 минут. Они были разработаны телефонной компанией Motorola для обеспечения телефонной связи в труднодоступных местах. Однако это очень дорогая услуга.
Спутниковая система Галилео
Это система определения местоположения, разработанная Европейским Союзом, эквивалентная GPS и предназначенная для гражданского использования. В настоящее время у него работает 22 спутника, но он все еще строится. Он способен определять местонахождение человека или объекта с точностью до 1 метра в открытой версии и взаимодействует со спутниками системы GPS.
Серия Landsat
Это спутники, специально разработанные для наблюдения за земной поверхностью. Они начали свою работу в 1972 году. Среди прочего, они отвечают за картографирование местности, запись информации о движении льда на полюсах и протяженности лесов, а также за ведение горных работ.
Система Глонасс
Это система геолокации Российской Федерации, эквивалентная GPS и сети Galileo.
Наблюдение за искусственными спутниками
Искусственные спутники могут быть замечены с Земли любителями, поскольку они отражают солнечный свет и могут рассматриваться как точки света, даже если Солнце село.
Чтобы найти их, рекомендуется установить на телефон одно из приложений спутникового поиска или обратиться к интернет-сайтам, отслеживающим спутники.
Подготовка к наблюдению за спутниками такая же, как и к наблюдению за метеорным дождем. Наилучшие результаты получаются очень темными и ясными ночами, без облаков и без луны, или с луной низко над горизонтом. Чем дальше от светового загрязнения, тем лучше, вам также придется иметь при себе теплую одежду и горячие напитки.
Ссылки
24 части человеческого сердца (анатомия и функции)
Поколения компьютеров: фазы и характеристики
Семь услуг, которые нам оказывают спутники
Космические аппараты стоят огромных денег. Один только старт «съедает» минимум 100 миллионов евро. Но эти инвестиции оправдываются. Без спутников наша жизнь в корне бы изменилась.
Европейский радиолокационный спутник Sentinel-1A
Первый сигнал со спутника
Сигналы, раздающиеся от смартфонов, планшетов или других прочно вошедших в нашу жизнь «навороченных» электроприборов, сегодня не удивят никого. А вот 58 лет назад радиосигнал, посланный с советского искусственного спутника Земли «Спутник-1», первого посланца человечества в космосе, произвел ошеломляющий эффект на Западе, поскольку продемонстрировал всему миру первенство СССР в освоении космоса. США не хотели отставать от своего главного конкурента и взялись за реализацию программы, нацеленной на достижение человеком Луны. Американцы своего добились: 12 лет спустя их астронавт первым ступил на поверхность этой планеты. «Космические гонки» СССР и США, пришедшиеся на период с 1957 по 1975 годы, были тогда в самом разгаре.
Шпионаж
Их телескопы способны фотографировать Землю с разрешением до 10 сантиметров на пиксель. То есть, вопреки утверждениям авторов некоторых кинолент, номерные знаки автомашин они считывать из космоса не могут. Зато идентифицировать номерные знаки, а также людей, находящихся в данный момент в автомобиле, можно с помощью дронов, но лишь в том случае, если расстояние от такого аппарата до объекта составляет не более 25 километров.
Телевидение и коммуникация
Около четырех десятилетий назад спутниковое телевидение впервые появилось в США, а десять лет спустя оно пришло и в Европу. Сегодня спутниковыми антеннами уже никого не удивишь: к «тарелкам» подключено более половины телевизоров. Через спутник также осуществляется передача электронной почты и SMS-сообщений, обеспечивается телефонная связь и доступ к интернету. В качестве телеретрансляторов используется около четверти искусственных спутников Земли.
Навигация
Контекст
Засекреченный архитектор Галина Балашова и ее космические интерьеры
Знакомо ли вам имя Галины Балашовой? Сейчас о ней пишут практически все крупные немецкие газеты. Что неудивительно.
Космический телескоп GAIA оказался подслеповатым
Европейский спутник GAIA, запущенный в декабре 2013 года, должен выполнить весьма обширную программу исследований. Но этому могут помешать возникшие на борту неполадки. (08.08.2014)
Происхождение Луны: гипотеза гигантского столкновения подтверждается
Как возникла Луна, точно неизвестно. Но результаты нового анализа лунного грунта говорят в пользу гипотезы о столкновении протопланеты Земля с протопланетой Тейя. (31.07.2014)
В одной связке с русскими: Томас Райтер о детских мечтах, восходах Солнца и Pink Floyd
Как работалось в космосе с русскими? Каковы особенности «космических» будней? Как сохранить физическую форму в условиях невесомости? На эти и другие вопросы ответил немецкий астронавт, ставший гостем Deutsche Welle. (24.11.2009)
Навигаторы встраиваются и в современные смартфоны. Вообще специальных приложений для смартфонов существует множество. С их помощью можно подыскать поблизости подходящий ресторан, найти новых друзей и даже спутника жизни. Бесперебойную работу подобных программ обеспечивают пять процентов искусственных спутников.
Прогнозы погоды
Сегодня спутники обеспечивают возможность 14-дневного прогноза погоды, их радары фиксируют зарождение дождя и снега, а их датчики дают возможность с большой точностью вычислить температуру океанов, участков суши и облаков.
Снимок, сделанный из космоса
Наблюдение Земли
Благодаря таким спутникам можно отследить, например, развитие ситуации в зоне бедствия в Непале и на основе полученной информации определять места, пригодные для посадки вертолетов с гуманитарной помощью для пострадавших от землетрясения.
Научные исследования
Благодаря искусственным спутникам Земли выведены на новый уровень научные исследования. С их помощью определяются зоны повышенной гравитации, ежегодный подъем уровня моря, контролируются солнечные вспышки, проводятся наблюдения других планет и галактик. Для научных исследований предназначены десять процентов искусственных спутников Земли.
В Европейском космическом агентстве
30 лет космической станции «Мир»: как это было
Советский форпост
30 лет космической станции «Мир»: как это было
Международное сотрудничество
После окончания холодной войны Россия столкнулась с нехваткой ресурсов. На «Мире» началась эра международного сотрудничества. К примеру, несколько полетов к станции совершил американский челнок Atlantis (на фото). Станцию весом почти в 140 тонн посетили и четыре немецких космонавта.
30 лет космической станции «Мир»: как это было
Многочисленные посетители
30 лет космической станции «Мир»: как это было
Неудачи, поломки, неисправности…
30 лет космической станции «Мир»: как это было
На пути к МКС
США, которые после развала СССР частично финансировали работу станции «Мир», настаивали на совместном создании новой международной космической станции. С началом строительства МКС в 1998 году также начинается постепенный демонтаж «Мира». За 15 лет, проведенных на орбите, «Мир» совершил более 86 тысяч оборотов вокруг земного шара.
30 лет космической станции «Мир»: как это было
Конец пилотного проекта
Доброе утро
Зачем нужны спутники
Код для встраивания видео
Настройки
Плеер автоматически запустится (при технической возможности), если находится в поле видимости на странице
Размер плеера будет автоматически подстроен под размеры блока на странице. Соотношение сторон — 16×9
Плеер будет проигрывать видео в плейлисте после проигрывания выбранного видео
На Западе советский спутник окрестили «бипером» — за характерный звук издаваемый передатчиком. В газетах писали где и когда можно наблюдать первый космический аппарат. За три месяца спутник сделал 1440 оборотов вокруг Земли и сгорел в плотных слоях атмосферы. В музее РКК «Энергия» хранится только макет первого спутника.
За 55 лет спутники научились многому. Благодаря спутникам у нас есть телевидение, интернет и долгосрочный прогноз погоды. Но есть и функции государственной важности. Например, фоторазведка. С помощью сверхчувствительной оптики военные наблюдают за передвижениями противника.
Из главного центра войск космического командования управляют всеми спутниками, в том числе и спутниками, предназначенными для разведки. Такой спутник может «разглядеть» объект размером не больше 10 сантиметров. Так же спутники помогают ориентироваться на местности и спасать людей.
Отечественная навигационная система Глонасс — аналог американской GPS. Но в вопросах государственной безопасности нельзя рассчитывать на зарубежную систему. После серии неудачных запусков российская группировка уже набрала в штатную численность 30 навигационных спутников.
Спутники становятся все более функциональными. Ведутся разработки аппаратов буксиров и заправщиков. Уже скоро повсеместно появится мобильная спутниковая связь, тогда можно будет разговаривать по телефону в любой точки мира без роуминга.
Искусственный спутник Земли
Из Википедии — свободной энциклопедии
Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость, равную или большую первой космической скорости. Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избегания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких лет. Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно «висят» на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах.
Под понятием спутник, как правило, подразумеваются беспилотные космические аппараты (КА), однако околоземные пилотируемые и автоматические грузовые космические корабли, а также орбитальные станции также являются ИСЗ.
Автоматические межпланетные станции (АМС) и межпланетные космические корабли могут запускаться в дальний космос как минуя стадию спутника (прямое восхождение), так и после предварительного вывода на так называемую опорную орбиту спутника.
В начале космической эры спутники запускались только посредством ракет-носителей, а к концу XX века широкое распространение получил также запуск спутников с борта других спутников — орбитальных станций и космических кораблей (в первую очередь, с МТКК-космоплана Спейс Шаттл). Возможен также воздушный старт спутников. Как средства выведения спутников теоретически возможны, но пока не реализованы также МТКК-космолёты, космические пушки, космические лифты. Уже через небольшое время после начала космической эры стало обычным выведение более одного спутника на одной ракете-носителе, а к концу 2013 года число выводимых одновременно спутников в некоторых запусках ракет-носителей превысило три десятка. В ходе некоторых запусков последние ступени ракет-носителей также выходят на орбиту и на какое-то время фактически становятся спутниками.
Беспилотные спутники имеют массу от нескольких килограммов до двух десятков тонн и размер от нескольких сантиметров до (в частности, при использовании солнечных батарей и выдвижных антенн) нескольких десятков метров. Являющиеся спутниками космические корабли и космопланы достигают нескольких десятков тонн и метров, а сборные орбитальные станции — сотен тонн и метров. В XXI веке с развитием микроминиатюризации и нано-технологий массовым явлением стало создание сверхмалых спутников форматов кубсат (от одного до несколько кг и от нескольких до нескольких десятков см), а также появился новый формат покеткуб (буквально карманный куб) в несколько сотен или десятков граммов и несколько сантиметров.
Спутники преимущественно создаются как невозвратные, однако некоторые из них (в первую очередь, пилотируемые и некоторые грузовые космические корабли) являются возвращаемыми частично (имея спускаемый аппарат) или полностью (космопланы и спутники, возвращаемые на их борту).
Искусственные спутники Земли широко используются для научных исследований и прикладных задач, а также в образовании (в мире стали массовым явлением так называемые «университетские» ИСЗ [1] ) и хобби — радиолюбительские спутники. 
В начале космической эры спутники запускались государствами (национальными государственными организациями), однако затем широкое распространение получили спутники частных компаний. С появлением кубсатов и покеткубов со стоимостью выведения до нескольких тысяч долларов стал возможен запуск спутников частными лицами.