Uměle vytvořené satelity se nazývají Umělé satelity protože nejsou přirozené ani nejsou jedním z nebeských těles přítomných ve vesmíru, používají je různé organizace zapojené do výzkumu, armády nebo globálního určování polohy. Více o tomto zajímavém tématu se můžete dozvědět zde.
Co jsou umělé družice?
Umělé družice jsou předměty, které lidé vyrobili a umístili na oběžnou dráhu pomocí raket k jejich přepravě, v současnosti je na oběžné dráze kolem Země více než tisíc aktivních družic, velikost, nadmořská výška a design družice závisí na jejím účelu.
Satelity se liší velikostí, některé krychlové satelity jsou malé až 10 cm, jiné komunikační satelity jsou dlouhé asi 7 m a mají solární panely, které se prodlužují o dalších 50 m. Největší umělou družicí je Mezinárodní vesmírná stanice, je velká jako velký pětipokojový dům včetně solárních panelů, je velká jako sportovní hřiště.
Historie umělých satelitů
L Umělé satelity Země se objevily na světové scéně koncem 1950. let a byly geodety přijaty poměrně brzy jako zřejmý potenciální nástroj pro řešení světových geodetických problémů. V geodetických aplikacích lze družice využít jak pro určování polohy, tak pro studium gravitačního pole, jak jsme uvedli v předchozích třech částech.
Geodeti během posledních 40 let používali mnoho různých satelitů, od aktivních satelitů (vysílače) zcela pasivních až po vysoce sofistikované, od poměrně malých až po velmi velké.
Umělé, pasivní družice nemají na palubě senzory a jejich funkce je v podstatě jako cíl na oběžné dráze. Aktivní satelity mohou nést širokou škálu senzorů, od přesných hodin přes různé čítače až po sofistikované datové procesory, a přenášet shromážděná data zpět na Zemi na kontinuální nebo přerušované bázi.
Moderní vesmírný věk s Ssatelity Umělý poslána k přímým měřením blízkozemského prostoru začala na počátku 1960. let XNUMX. století. Navzdory posledním čtyřem desetiletím satelitního měření zemské magnetosféry je obecně přijímáno, že zemská magnetosféra je stále špatně odebírána, jednoduše kvůli jejímu naprostému objemu.
Tato skutečnost přirozeně představuje překážku pro dosažení komplexního pochopení mnoha magnetosférických jevů, přičemž tuto překážku přidává stále více důkazů, že mnoho náročných magnetosférických problémů je spojeno s fyzikálními procesy zahrnujícími více prostorových nebo časových měřítek.
Mezi mikrofyzikálními a rozsáhlými jevy existuje silná vazba, v důsledku čehož mnoho magnetosférických výzkumů a vesmírných misí dosud zdůrazňuje vícebodová měření. Dosažení vícebodových měření ve vesmíru často vyžaduje namáhavé úsilí a nesmírné zdroje, kterých lze dosáhnout efektivněji a levněji prostřednictvím mezinárodní spolupráce.
„První umělá družice byla vyslána do vesmíru Sovětským svazem 4. října 1957, tato družice se jmenovala Sputnik, vážila 183 liber, byla velká jako malý objekt a oběžná dráha Země jí trvala 98 minut, vypuštění této družice byl vybrán jako počátek vesmírného věku a začátek vesmírné soutěže mezi Spojenými státy a Sovětským svazem, která trvala v 1960. letech XNUMX. století.“
Sovětská událost, která změnila svět
Sputnik byl satelit, který zahájil vesmírný věk, byla to 83,6 kg (184 liber) kapsle, dosáhla oběžné dráhy s apogeem 940 km (584 mil) a perigeem (nejbližším bodem) 230 km (143 mil), obíhal Zemi každých 96 minut a zůstal na oběžné dráze až do 04. ledna 1958, kdy spadl a shořel v zemské atmosféře.
Vypuštění Sputniku šokovalo mnoho Američanů, kteří předpokládali, že jejich země je technologicky před Sovětským svazem, a vedlo k „vesmírné konkurenci“ mezi oběma zeměmi.
Abychom pochopili, proč byl Sputnik tak úžasný, je důležité podívat se na to, co se v té době dělo, dobře se podívat na konec 1950. let.
V té době byl svět na okraji kosmického výzkumu, pokrok raketové techniky byl ve skutečnosti zaměřen na vesmír, ale byl odkloněn k válečnému využití, po druhé světové válce byly USA a Sovětský svaz konkurenty jak vojensky, tak kulturně .
Vědci na obou stranách vyvíjeli větší a výkonnější rakety pro přepravu nákladu do vesmíru. Obě země chtěly jako první prozkoumat vysokou hranici, bylo jen otázkou času, kdy se tak stane, svět potřeboval vědeckou a technickou podporu, aby se tam dostal.
Uprostřed studené války byli Američané obzvláště znepokojeni zaostalostí své země a vojenskými důsledky sovětských objevů.
V Moskvě nečekali úspěch prvního pokusu, překvapila je šoková vlna Sputniku na světové mínění. Rychle však pochopili, že Sovětský svaz používá tento umělý satelit jako propagandistickou zbraň ve studené válce proti Spojeným státům.
Typy umělých satelitů
Rozlišujme již dva typy družic, tento rozdíl působí na typ oběžné dráhy, kterou družice zabírá, ve skutečnosti se rozlišují roamingové družice a geostacionární družice. Cestující satelity mohou navázat spojení pouze tehdy, když jsou viditelné mezi vysílačem a přijímačem.
L Umělé satelity Mají dvě vlastnosti a tímto způsobem je lze klasifikovat podle jejich poslání nebo jejich oběžné dráhy.
Satelity podle typu mise
Podle jejich poslání máme následující typy satelitů:
astronomické družice
Jde o družice, které umožňují hloubkové studium Země nebo přesnější studium vesmíru, v případě dálkového průzkumu Země je to např. zhotovení přesných map nebo měření přesného tvaru Země popř. dokonce i studium kontinentálních a oceánských prostorů.
Pomáhá také lépe porozumět některým atmosférickým jevům, v případě studia vesmíru jsou to vlastně velké dalekohledy vysílané do vesmíru, protože nemají nepohodlí, které poskytuje atmosféra na Zemi, a proto dokážou zachytit ostřejší snímky.
Biosatelity
Jsou určeny ke studiu biologických účinků nulové gravitace, kosmického záření a nepřítomnosti 24hodinového denního a nočního rytmu Země na různé rostliny a živočichy od různých mikroorganismů až po primáty, takové vesmírné laboratoře jsou vybaveny dálkovým měřením stroje pro sledování stavu vzorků.
komunikační satelity
Satelitní komunikační systém lze uvést do provozu poměrně rychle, protože není nutné mít přímý přístup do oblasti, protože by bylo nutné provést fyzická propojení, jako jsou kabely a podobně. To je významná výhoda v geograficky nebo politicky obtížných oblastech.
Typický telekomunikační satelit má určitý počet transpondérů, přičemž každý transpondér se skládá z přijímací antény naladěné na kanál nebo rozsah frekvencí na vstupu zařízení, které přizpůsobuje tyto frekvence na frekvenční rozsah výstupního kanálu, a výkon. zesilovač, aby mikrovlnný výstup poskytoval dostatečný výkon. Počet transpondérů neboli kanálů udává kapacitu satelitu.
Miniaturizované satelity
Miniaturní satelit je zařízení na oběžné dráze Země, které má nižší hmotnost a menší fyzické rozměry než konvenční satelit, jako je geostacionární satelit, miniaturizované satelity jsou v posledních letech stále běžnější.
Jsou vhodné pro použití v proprietárních bezdrátových komunikačních sítích, stejně jako pro vědecké pozorování, sběr dat a systém Global Positioning System (GPS).
Miniaturizované satelity jsou často umístěny na nízké oběžné dráhy Země a vypouštěny ve skupinách nazývaných „roje“. V tomto typu vesmírných satelitů funguje každý systém podobně jako opakovač v celulárním komunikačním systému, některé miniaturizované satelity jsou umístěny na protáhlých (eliptických) drahách.
navigační družice
Byly velmi užitečné pro lodní a letecké společnosti, ve skutečnosti vám umožňují umístit se na Zemi s extrémní přesností. To přináší výhodu při záchranných misích, navíc přesnost může jít až na 1 centimetr, ale pouze pro vojenský průzkum, v ostatních případech je to mnohem méně přesné. Tyto satelity mohou také provádět měření vzdálenosti.
vojenské satelity
Tyto satelity používají různé typy oběžné dráhy, to bude záviset na cíli, a proto bude mít geostacionární dráhu, pokud má sloužit jako telekomunikační satelit, nebo velmi eliptickou dráhu, pokud je jejím úkolem například špionáž.
Tyto poslední typy satelitů se nazývají „špionážní satelity“. Mohou také pozorovat Zemi jako družice dálkového průzkumu, tento typ družice se rozhodně neomezuje na typ misí, ale evidentně k tomuto typu informací nemáte přístup.
Satelity pro pozorování Země
Na palubě těchto satelitů byla použita řada přístrojů, které poskytují potřebná data v diverzifikovaném prostorovém, spektrálním a časovém rozlišení, aby byly splněny různé požadavky uživatelů v dané zemi a pro globální použití.
Data z těchto satelitů se používají pro různé aplikace zahrnující zemědělství, vodní zdroje, městské plánování, rozvoj venkova, průzkum nerostů a životní prostředí, od vesmíru po Zemi.
satelity na solární pohon
Je to ohromný energetický systém, který shromažďuje a přeměňuje sluneční energii na elektrickou energii ve vesmíru a poté bezdrátově přenáší elektrickou energii na Zemi.
Poskytuje energii dalším systémům, je to jeden z nejdůležitějších systémů, v mnoha ohledech určuje geometrii kosmické lodi, konstrukci, hmotnost a dobu aktivní existence. Výpadek systému napájení vede k poruše celého zařízení.
Systém napájení obecně zahrnuje: primární a sekundární zdroj elektřiny, konverzi, nabíječky a automatizaci řízení.
Meteorologické satelity
Tyto satelity se také nacházejí na víceméně nízké oběžné dráze a umožňují předpovídat tím, že svá měření a studie soustředí na atmosféru, přímé počasí a špatné počasí na Zemi a studovat podnebí a jejich vývoj. Tyto satelity využívají infračervené a normální kamery, navíc v závislosti na hledané přesnosti jsou umístěny spíše na geostacionární dráze (méně přesné) nebo na polární dráze (přesnější).
vesmírné stanice
Je to umělá struktura umístěná na oběžné dráze, která má energii, zásoby a environmentální systémy nezbytné k podpoře lidského obydlí po delší dobu. V závislosti na konfiguraci může vesmírná stanice sloužit jako základna pro různé aktivity.
Patří mezi ně pozorování Slunce a dalších astronomických objektů, studium zdrojů a prostředí Země, vojenský průzkum a dlouhodobé zkoumání chování materiálů a biologických systémů, včetně lidské fyziologie a biochemie, ve stavu beztíže nebo mikrogravitace. .
Malé vesmírné stanice jsou vypouštěny plně sestavené, ale větší stanice jsou dodávány v modulech a sestavovány na oběžné dráze. Aby bylo možné co nejúčinněji využít kapacitu vašeho transportního vozidla, je vypuštěna prázdná vesmírná stanice a členové vaší posádky a někdy i další vybavení sledují ji v samostatných vozidlech.
Družice podle typu oběžné dráhy
Podle jejich oběžné dráhy jsou satelity klasifikovány takto:
Klasifikace podle středisek
- Galaktocentrická oběžná dráha: Dráhu středu galaxie Slunce sleduje tento typ oběhu kolem galaktického středu v Mléčné dráze.
- Heliocentrická oběžná dráha: Dráha kolem Slunce, planet sluneční soustavykomety a asteroidy jsou na takových drahách, jako mnoho umělých satelitů a vesmírného odpadu, satelity naopak nejsou na heliocentrické dráze, ale na dráze svého mateřského objektu.
- Geocentrická dráha: Je to dráha blízko planety Země, jako v případě Měsíce nebo umělých satelitů.
- Oběžná dráha Měsíce: Oběžná dráha Země kolem Měsíce.
- Areocentrická oběžná dráha: Dráha kolem planety Mars, stejně jako její měsíce nebo umělé měsíce.
Výšková klasifikace
- Nízká oběžná dráha Země: Jde, jak název napovídá, o dráhu, která je relativně blízko zemského povrchu, běžně ve výšce menší než 1000 km, ale mohla by být až 160 km nad Zemí, což je ve srovnání s jinými drahami málo. ale stále vysoko nad povrchem Země.
- Střední oběžná dráha Země: Zahrnuje širokou škálu oběžných drah kdekoli, potřebuje mít specifické cesty kolem Země a je používán řadou satelitů s mnoha různými aplikacemi.
Je široce používán navigačními satelity, jako je evropský systém Galileo. Galileo pohání navigační komunikaci po celé Evropě a používá se pro mnoho typů navigace, od sledování velkých letadel až po získání tras do vašeho chytrého telefonu. Galileo využívá konstelaci více satelitů k pokrytí velkých částí světa najednou.
- Vysoká oběžná dráha Země: Když družice dosáhne přesně 42.164 36.000 kilometrů od středu Země (asi XNUMX XNUMX kilometrů od zemského povrchu), dostane se do jakési „sladké skvrny“, ve které se její dráha shoduje s rotací Země.
Vzhledem k tomu, že družice obíhá stejnou rychlostí, jakou se otáčí Země, zdá se, že družice zůstává na místě po jedinou zeměpisnou délku, i když se může pohybovat ze severu na jih, tato speciální vysoká oběžná dráha Země se nazývá geosynchronní.
Pro sledování počasí je značně důležité, aby satelity na této oběžné dráze poskytovaly stálý pohled na stejný povrch, když se na internet podíváte na meteorologické stránky a podíváte se na satelitní pohled svého rodného města, obraz, na který se díváte, sestupuje ze satelitu na geostacionární oběžné dráze.
Třídění nakloněním
- Nakloněná oběžná dráha: Jehož oběžná dráha není nakloněna vzhledem k rovníkové rovině.
- polární dráha: Satelity na polární dráze nemusí přesně míjet severní a jižní pól, dokonce i odchylka v rozmezí 20 až 30 stupňů je stále klasifikována jako polární dráha.
- Slunečně synchronní polární dráha: Téměř polární dráha, která při každém průchodu prochází rovník ve stejném místním slunečním čase. Užitečné pro snímky ze satelitů, protože stín bude při každém průchodu stejný.
Klasifikace podle excentricity
- kruhová dráha: Dráha má excentricitu 0 a její dráha kreslí kružnici.
- Eliptická dráha: Dráha s excentricitou větší než 0 a menší než 1, oběžná dráha sleduje cestu k elipse.
- Geosynchronní přenosová dráha: Jedná se o eliptickou dráhu, kde se perigeum nachází v nižší výšce oběžné dráhy Země a apogeum ve výšce geostacionární dráhy.
- Geostacionární přenosová dráha: Jde o orbitální manévr, který pomocí dvou pohonných motorů rozhýbe kosmickou loď z jedné kruhové dráhy na druhou.
- hyperbolická oběžná dráha: Je to dráha s excentricitou větší než 1. Taková dráha má také rychlost, která překračuje rychlost útěku, a jako taková se vyhne gravitační síle planety a bude pokračovat v nekonečné cestě, dokud nenaskočí jiné těleso s dostatečnou gravitací.
- Parabolická dráha: Je to dráha s excentricitou rovnou 1. Tato dráha má také rychlost rovnou únikové rychlosti, a proto, aby se zabránilo gravitaci planety, pokud se rychlost parabolické dráhy zvýší, stane se hyperbolickou dráhou.
https://youtu.be/ldFjh1Rqmr4
Synchronní řazení
- Synchronní oběžná dráha: Je to jakákoli dráha, na které je orbitální stupeň satelitu nebo nebeského tělesa větší než rotační stupeň tělesa, které drží orbitální barycentrum.
- Semisynchronní oběžná dráha: Je to dráha s dobou oběhu rovnou polovině průměrné doby rotace tělesa, které se otáčí ve stejném směru rotace jako toto těleso.
- Geosynchronní oběžná dráha: Mají hlavní poloosu 42,164 26199 km (35,786 22,236 mi). Operuje v nadmořské výšce XNUMX XNUMX km (XNUMX XNUMX mil).
- Geostacionární dráha: Jsou to oběžné dráhy kolem Země odpovídající periodě hvězdné rotace Země.
- Hřbitovní oběžná dráha: Jde o dráhu, která má k běžným operačním drahám daleko.
- Areosynchronní oběžná dráha: Jde o synchronní dráhu, která se nachází v blízkosti planety Mars s dobou oběhu rovnající se stálosti hvězdného dne Marsu, 24.6229 hodin.
- Areostacionární dráha: Je podobná geostacionární dráze, ale nachází se na Marsu.
jiné oběžné dráhy
- Dráha podkovy: Je to dráha, která se pozorovateli Země jeví jako konkrétní orbitální planeta, ale ve skutečnosti na společné dráze s planetou.
- Lagrangeův bod: Jsou to body sousedící se dvěma obrovskými tělesy na oběžné dráze, kde si malá věc zachová svou polohu vzhledem k velkým pohybujícím se objektům.
Klasifikace satelitů podle jejich hmotnosti
Podle jejich hmotnosti můžeme klasifikovat Umělé satelity takto:
- Velké satelity: větší než 1000 kg
- Střední satelity: mezi 500 a 1000 kg
- Mini satelity: mezi 100 a 500 kg
- Mikro satelity: mezi 10 a 100 kg
- Nano satelity: mezi 1 a 10 kg
- Vrchol satelitu: mezi 0,1 a 1 kg
- Satelit Femto: méně než 100 g
Země s vypouštěcí kapacitou
Existuje několik zemí s kapacitou vypouštět družice do vesmíru, jako například:
Rusko
Rusko, které je lídrem v oblasti komerčních startů do vesmíru, provozuje několik kosmodromů, přičemž tento stát platí Kazachstánu 115 milionů dolarů ročně za využívání jeho nejrušnějšího místa startu.
Spojené státy
Soukromé společnosti a vlády států neustále zakládají kosmodromy ve Spojených státech, které přímo nebo nepřímo podporují průmysl vypouštění satelitů.
Francie
Tato země vybudovala svá odpalovací zařízení ve Francouzské Guyaně v 1970. letech minulého století, přičemž pomocí zemské rovníkové rotace vynesla na oběžnou dráhu další stovky kilogramů užitečného zatížení.
Japonsko
K prvnímu vyhoštění došlo v květnu 2012 z jihokorejského satelitu a byla to více než úspěšná mise; zahájila oficiální liberalizaci podnikání Japonské agentury pro výzkum vesmíru v oblasti vypouštění satelitů.
Brasil
Obtížný vstup Brazílie do nosného průmyslu je připomínkou toho, jak technicky obtížný a nebezpečný může být tento byznys, dva starty satelitů se nepodařilo spustit.
Kolik satelitů obíhá kolem Země?
„Podle Úřadu OSN pro vesmírné záležitosti (UNOOSA) bylo v historii vypuštěno do vesmíru celkem 8378 4928 objektů. V současné době je 7 stále na oběžné dráze, ačkoli 4921 z nich je na oběžné dráze kolem jiných nebeských těles než Země; To znamená, že každý den nad hlavou bzučí XNUMX XNUMX satelitů.“
Jaká je velikost satelitu?
Od velikosti malého auta až po velikost malého spotřebiče se k monitorování používají satelity všech tvarů a velikostí struktura země z vesmíru, od 3.238 570 kg družice po XNUMX kg družici.
Nyní rychlý vývoj satelitní technologie umožňuje i menším satelitům poskytovat podobné schopnosti, tyto malé satelity poskytují kratší dobu výstavby a nižší náklady.
Jaká je funkce satelitu?
Satelit je těleso ve vesmíru, které obíhá blízko něčeho jiného, může být přirozené, jako měsíc, nebo umělé. Umělá družice je uvedena na oběžnou dráhu připojením k raketě, vyslána do vesmíru a poté oddělena, když je na správném místě. Umělé satelity Používají se také k průzkumu dalších částí naší sluneční soustavy, včetně Marsu, Planeta Jupiter a slunce.
Jak se satelit udrží na oběžné dráze?
Gravitace v kombinaci s hybností družice od jejího vypuštění do vesmíru způsobí, že se družice dostane na oběžnou dráhu nad Zemí, místo aby spadla na zem.
Schopnost satelitů udržet si oběžnou dráhu tedy skutečně závisí na rovnováze mezi dvěma faktory: jejich rychlostí (nebo rychlostí, kterou by se pohybovaly po přímce) a gravitační přitažlivostí mezi satelitem a planetou, kolem níž obíhá.
Mohou se satelity srazit?
Na oběžné dráze je mnoho satelitů, vzhledem k tisícům starých a nefunkčních satelitů, které již nemohou komunikovat se Zemí, je překvapivé, jak málo se srazí; ale k takové srážce nepochybně mohlo dojít.
Kdo ovládá satelity?
Vše Umělé satelity jsou řízeny ze satelitních řídicích středisek umístěných na různých místech na Zemi. Pokud jde o geosynchronní družice, jsou vybaveny počítači a softwarem určeným k udržení družice ukotvené k Zemi a správnému fungování při plnění mise, pro kterou byly vypuštěny.
Satelity nepřetržitě odesílají telemetrii do satelitních řídicích center, takže technický personál může kdykoli během dne kontrolovat stav různých subsystémů na palubě.
Může někdo poslat satelit do vesmíru?
Ano, skutečně, potřebujete pouze získat licenci od Federální komunikační agentury, protože jinak byste mohli skončit rušením jiných satelitů, ať už kvůli komunikačním obdobím nebo orbitálnímu itineráři.
