Satelity vytvorené človekom sa nazývajú Umelé satelity pretože nie sú prirodzené ani nie sú jedným z nebeských telies prítomných vo vesmíre, používajú ich rôzne organizácie zapojené do výskumu, armády alebo na účely globálneho určovania polohy. Viac o tejto zaujímavej téme sa dozviete tu.
Čo sú umelé satelity?
Umelé satelity sú predmety, ktoré ľudia vyrobili a umiestnili na obežnú dráhu pomocou rakiet na ich prepravu, v súčasnosti je na obežnej dráhe okolo Zeme viac ako tisíc aktívnych satelitov, veľkosť, nadmorská výška a dizajn satelitu závisí od jeho účelu.
Satelity sa líšia veľkosťou, niektoré kubické satelity sú malé až 10 cm, iné komunikačné satelity sú dlhé asi 7 metrov a majú solárne panely, ktoré sa rozprestierajú o ďalších 50 metrov. Najväčší umelý satelit je Medzinárodná vesmírna stanica, je veľký ako veľký päťizbový dom vrátane solárnych panelov, je veľký ako športové ihrisko.
História umelých satelitov
undefined Umelé satelity Zeme sa objavili na svetovej scéne koncom 1950. rokov XNUMX. storočia a geodeti si ich osvojili pomerne skoro ako zjavný potenciálny nástroj na riešenie svetových geodetických problémov. V geodetických aplikáciách možno satelity použiť na určovanie polohy aj na štúdium gravitačných polí, ako sme uviedli v predchádzajúcich troch častiach.
Geodeti za posledných 40 rokov použili mnoho rôznych satelitov, od aktívnych satelitov (vysielačov) úplne pasívnych až po vysoko sofistikované, od pomerne malých až po veľmi veľké.
Umelé, pasívne satelity nemajú na palube senzory a ich funkcia je v podstate ako cieľ na obežnej dráhe. Aktívne satelity môžu niesť širokú škálu senzorov, od presných hodín cez rôzne počítadlá až po sofistikované dátové procesory, a prenášať zozbierané dáta späť na Zem na nepretržitej alebo prerušovanej báze.
Moderný vesmírny vek s Ssatelitov Umelé poslali na priame merania blízkozemského priestoru začali na začiatku 1960. rokov XNUMX. storočia. Napriek posledným štyrom desaťročiam satelitných meraní zemskej magnetosféry sa všeobecne uznáva, že magnetosféra Zeme je stále slabo odoberaná, jednoducho kvôli jej samotnému objemu.
Táto skutočnosť prirodzene predstavuje prekážku pre dosiahnutie komplexného pochopenia mnohých magnetosférických javov, pričom túto prekážku dopĺňa rastúci dôkaz, že mnohé náročné magnetosférické problémy sú spojené s fyzikálnymi procesmi zahŕňajúcimi viacero priestorových alebo časových mierok.
Existuje silné prepojenie medzi mikrofyzikálnymi a rozsiahlymi javmi, v dôsledku čoho mnohé magnetosférické výskumy a vesmírne misie doteraz zdôrazňujú viacbodové merania. Dosiahnutie viacbodových meraní vo vesmíre si často vyžaduje namáhavé úsilie a obrovské zdroje, ktoré možno dosiahnuť efektívnejšie a lacnejšie prostredníctvom medzinárodnej spolupráce.
„Prvú umelú družicu vyslal do vesmíru Sovietsky zväz 4. októbra 1957, táto družica sa volala Sputnik, vážila 183 libier, mala veľkosť malého objektu a obeh okolo Zeme trval 98 minút, vypustenie tohto satelitu bol vybraný ako začiatok vesmírneho veku a začiatok vesmírnej súťaže medzi Spojenými štátmi a Sovietskym zväzom, ktorá trvala počas 1960. rokov XNUMX. storočia.»
Sovietska udalosť, ktorá zmenila svet
Sputnik bol satelit, ktorý inauguroval vesmírny vek, bola to kapsula s hmotnosťou 83,6 kg (184 libier), dosiahla obežnú dráhu s apogeom 940 km (584 míľ) a perigeom (najbližším bodom) 230 km (143 míľ), obiehala Zem každých 96 minút a zostala na obežnej dráhe až do 04. januára 1958, kedy spadla a zhorela v zemskej atmosfére.
Štart Sputniku šokoval mnohých Američanov, ktorí predpokladali, že ich krajina je technologicky pred Sovietskym zväzom, a viedla k „vesmírnej konkurencii“ medzi týmito dvoma krajinami.
Aby sme pochopili, prečo bol Sputnik taký úžasný, je dôležité pozrieť sa na to, čo sa vtedy dialo, dobre sa pozrieť na koniec 1950. rokov.
V tom čase bol svet na okraji vesmírneho výskumu, pokrok raketovej techniky bol v skutočnosti zameraný na vesmír, ale bol odklonený na vojnové využitie, po druhej svetovej vojne boli USA a Sovietsky zväz konkurentmi vojensky aj kultúrne .
Vedci na oboch stranách vyvíjali väčšie a výkonnejšie rakety na prepravu nákladu do vesmíru. Obe krajiny chceli ako prvé preskúmať vysokú hranicu, bolo len otázkou času, kedy sa tak stane, svet potreboval vedecko-technickú podporu, aby sa tam dostal.
Uprostred studenej vojny boli Američania obzvlášť znepokojení zaostalosťou svojej krajiny a dôsledkami, ktoré by sovietske objavy mohli mať na vojenskej úrovni.
V Moskve nečakali úspech prvého pokusu, prekvapila ich šoková vlna Sputnika na svetovú mienku. Rýchlo však pochopili, že Sovietsky zväz používal tento umelý satelit ako propagandistickú zbraň v studenej vojne proti Spojeným štátom.
Typy umelých satelitov
Rozlišujme už dva druhy satelitov, tento rozdiel pôsobí na typ obežnej dráhy, ktorú satelit zaberá, v skutočnosti sa rozlišujú roamingové satelity a geostacionárne satelity. Cestujúce satelity môžu vytvoriť spojenie iba vtedy, keď sú viditeľné medzi vysielačom a prijímačom.
undefined Umelé satelity Majú dve charakteristiky a týmto spôsobom ich možno klasifikovať podľa ich poslania alebo ich obežnej dráhy.
Satelity podľa typu misie
Podľa ich poslania máme nasledujúce typy satelitov:
astronomické satelity
Ide o satelity, ktoré umožňujú hĺbkové štúdium Zeme alebo presnejšie štúdium vesmíru, v prípade diaľkového prieskumu Zeme je to napríklad zhotovenie presných máp či meranie presného tvaru Zeme resp. dokonca aj štúdium kontinentálnych a oceánskych priestorov.
Pomáha to tiež lepšie pochopiť niektoré atmosférické javy, v prípade štúdia vesmíru sú to vlastne veľké teleskopy vysielané do vesmíru, keďže nemajú nepohodlie, ktoré poskytuje atmosféra na Zemi, a preto dokážu zachytiť ostrejšie snímky.
Biosatelity
Sú určené na štúdium biologických účinkov nulovej gravitácie, kozmického žiarenia a absencie 24-hodinového denného a nočného rytmu Zeme na rôzne rastliny a živočíchy od rôznych mikroorganizmov až po primáty, takéto vesmírne laboratóriá sú vybavené diaľkovým meraním stroje na monitorovanie stavu vzoriek.
komunikačné satelity
Satelitný komunikačný systém je možné uviesť do prevádzky pomerne rýchlo, pretože nie je potrebný priamy prístup do oblasti, pretože by bolo potrebné vykonať fyzické prepojenia, ako sú káble a podobne. To je významná výhoda v geograficky alebo politicky zložitých oblastiach.
Typický telekomunikačný satelit má určitý počet transpondérov, pričom každý transpondér pozostáva z prijímacej antény naladenej na kanál alebo rozsah frekvencií na vstupe zariadenia, ktoré prispôsobuje tieto frekvencie frekvenčnému rozsahu výstupného kanála, a výkon. zosilňovač, aby mikrovlnný výstup poskytoval primeraný výkon. Počet transpondérov alebo kanálov udáva kapacitu satelitu.
Miniaturizované satelity
Miniatúrny satelit je zariadenie na obežnej dráhe Zeme, ktoré má nižšiu hmotnosť a menšie fyzické rozmery ako konvenčný satelit, ako napríklad geostacionárny satelit, miniaturizované satelity sú v posledných rokoch čoraz bežnejšie.
Sú vhodné na použitie v proprietárnych bezdrôtových komunikačných sieťach, ako aj na vedecké pozorovanie, zber údajov a globálny polohovací systém (GPS).
Miniaturizované satelity sú často umiestnené na nízkych obežných dráhach Zeme a vypúšťané v skupinách nazývaných „roje“. V tomto type vesmírneho satelitu funguje každý systém podobne ako opakovač v celulárnom komunikačnom systéme, niektoré miniaturizované satelity sú umiestnené na predĺžených (eliptických) obežných dráhach.
navigačné satelity
Boli veľmi užitočné pre lodné a letecké spoločnosti, v skutočnosti vám umožňujú umiestniť sa na Zemi s extrémnou presnosťou. To prináša výhodu pri záchranných misiách, navyše presnosť môže ísť až do 1 centimetra, ale len pri vojenskom prieskume, v ostatných prípadoch je oveľa menej presná. Tieto satelity môžu vykonávať aj merania vzdialenosti.
vojenské satelity
Tieto satelity používajú rôzne typy obežnej dráhy, bude to závisieť od cieľa, a preto bude mať geostacionárnu obežnú dráhu, ak má slúžiť ako telekomunikačný satelit, alebo veľmi eliptickú obežnú dráhu, ak je jeho úlohou napríklad špionáž.
Tieto posledné typy satelitov sa nazývajú „špionážne satelity“. Môžu tiež pozorovať Zem ako satelity diaľkového prieskumu, tento typ satelitov určite nie je obmedzený na typ misií, ale zjavne nemáte prístup k tomuto typu informácií.
Satelity na pozorovanie Zeme
Na palube týchto satelitov boli použité rôzne prístroje na poskytovanie potrebných údajov v diverzifikovanom priestorovom, spektrálnom a časovom rozlíšení, aby sa splnili rôzne požiadavky používateľov v krajine a na globálne použitie.
Údaje z týchto satelitov sa používajú pre rôzne aplikácie zahŕňajúce poľnohospodárstvo, vodné zdroje, mestské plánovanie, rozvoj vidieka, vyhľadávanie nerastov a životné prostredie, od vesmíru po zem.
solárne napájané satelity
Je to obrovský energetický systém, ktorý zhromažďuje a premieňa slnečnú energiu na elektrickú energiu vo vesmíre a potom bezdrôtovo prenáša elektrickú energiu na Zem.
Dodáva energiu iným systémom, je to jeden z najdôležitejších systémov, v mnohých ohľadoch určuje geometriu kozmickej lode, dizajn, hmotnosť a obdobie aktívnej existencie. Porucha systému napájania vedie k poruche celého zariadenia.
Systém napájania vo všeobecnosti zahŕňa: primárny a sekundárny zdroj elektriny, konverziu, nabíjačky a automatizáciu riadenia.
Meteorologické satelity
Tieto satelity, ktoré sa nachádzajú aj na viac-menej nízkej obežnej dráhe, umožňujú predpovedať sústredením svojich meraní a štúdií na atmosféru, priame počasie a zlé počasie na Zemi a študovať klímu a jej vývoj. Tieto satelity využívajú infračervené a normálne kamery, navyše v závislosti od hľadanej presnosti sú umiestnené viac na geostacionárnej dráhe (menej presné) alebo na polárnej dráhe (presnejšie).
vesmírne stanice
Je to umelá štruktúra umiestnená na obežnej dráhe, ktorá má energiu, zásoby a environmentálne systémy potrebné na podporu ľudského bývania na dlhé obdobia. V závislosti od svojej konfigurácie môže vesmírna stanica slúžiť ako základňa pre rôzne aktivity.
Patria sem pozorovania Slnka a iných astronomických objektov, štúdium zdrojov a prostredia Zeme, vojenský prieskum a dlhodobé skúmanie správania sa materiálov a biologických systémov vrátane ľudskej fyziológie a biochémie v stave beztiaže alebo mikrogravitácie. .
Malé vesmírne stanice sa vypúšťajú úplne zmontované, ale väčšie stanice sa dodávajú v moduloch a zostavujú sa na obežnej dráhe, aby sa čo najefektívnejšie využila kapacita ich dopravného prostriedku, spustí sa prázdna vesmírna stanica a členovia jej posádky a niekedy aj ďalšie vybavenie nasledujú. ju v samostatných vozidlách.
Satelity podľa typu obežnej dráhy
Podľa obežnej dráhy sú satelity klasifikované takto:
Klasifikácia podľa stredísk
- Galaktocentrická obežná dráha: Obežnú dráhu stredu galaxie Slnko sleduje tento typ obežnej dráhy okolo galaktického stredu v Mliečnej dráhe.
- Heliocentrická obežná dráha: Obežná dráha okolo Slnka, planét slnečnej sústavykométy a asteroidy sú na takýchto dráhach, ako mnohé umelé satelity a vesmírny odpad, satelity naopak nie sú na heliocentrickej dráhe, ale na dráhe svojho materského objektu.
- Geocentrická dráha: Ide o obežnú dráhu blízko planéty Zem, ako v prípade Mesiaca alebo umelých satelitov.
- Obežná dráha Mesiaca: Obeh Zeme okolo Mesiaca.
- Areocentrická dráha: Obežná dráha okolo planéty Mars, podobne ako jej mesiace alebo umelé mesiace.
Výšková klasifikácia
- Nízka obežná dráha Zeme: Ide, ako už názov napovedá, o dráhu, ktorá je relatívne blízko k povrchu Zeme, bežne vo výške menšej ako 1000 km, ale mohla by byť až 160 km nad Zemou, čo je v porovnaní s inými dráhami málo. ale stále vysoko nad zemským povrchom.
- Stredná obežná dráha Zeme: Zahŕňa širokú škálu obežných dráh kdekoľvek, musí sa pohybovať po špecifických dráhach okolo Zeme a používajú ho rôzne satelity s mnohými rôznymi aplikáciami.
Široko ho využívajú navigačné satelity, ako napríklad európsky systém Galileo. Galileo poháňa navigačnú komunikáciu v celej Európe a používa sa na mnoho typov navigácie, od sledovania veľkých lietadiel až po získanie smerov do vášho smartfónu. Galileo využíva konšteláciu viacerých satelitov na pokrytie veľkých častí sveta naraz.
- Vysoká obežná dráha Zeme: Keď sa družica dostane presne 42.164 36.000 kilometrov od stredu Zeme (asi XNUMX XNUMX kilometrov od zemského povrchu), dostane sa do akejsi „sladkej škvrny“, v ktorej sa jej dráha zhoduje s rotáciou Zeme.
Keďže satelit obieha rovnakou rýchlosťou, akou sa otáča Zem, zdá sa, že satelit zostáva na mieste jednu zemepisnú dĺžku, hoci sa môže pohybovať zo severu na juh, táto špeciálna vysoká obežná dráha Zeme sa nazýva geosynchrónna.
Pre monitorovanie počasia je veľmi dôležité, aby satelity na tejto obežnej dráhe poskytovali stabilný pohľad na ten istý povrch, keď prejdete na internet na stránky o počasí a pozriete sa na satelitný pohľad vášho rodného mesta, obraz, na ktorý sa pozeráte, zostupuje zo satelitu na geostacionárnej obežnej dráhe.
Triedenie naklonením
- Naklonená obežná dráha: ktorého dráha nie je naklonená vzhľadom k rovníkovej rovine.
- polárna dráha: Satelity na polárnej dráhe nemusia presne míňať severný a južný pól, dokonca aj odchýlka v rozmedzí 20 až 30 stupňov je stále klasifikovaná ako polárna dráha.
- Slnko-synchrónna polárna dráha: Takmer polárna dráha, ktorá prechádza rovníkom v rovnakom miestnom slnečnom čase pri každom prechode. Užitočné pri fotografovaní satelitov, pretože tieň bude rovnaký pri každom prechode.
Klasifikácia podľa excentricity
- kruhová dráha: Dráha má excentricitu 0 a jej dráha kreslí kružnicu.
- Eliptická dráha: Orbita s excentricitou väčšou ako 0 a menšou ako 1, obežná dráha sleduje cestu k elipse.
- Geosynchrónna prenosová dráha: Ide o eliptickú dráhu, kde sa perigeum nachádza v nižšej nadmorskej výške obežnej dráhy Zeme a apogeum v nadmorskej výške geostacionárnej dráhy.
- Geostacionárna prenosová dráha: Ide o orbitálny manéver, ktorý pomocou dvoch hnacích motorov vytrasie kozmickú loď z jednej kruhovej dráhy na druhú.
- hyperbolická dráha: Je to dráha s excentricitou väčšou ako 1. Takáto dráha má tiež rýchlosť, ktorá presahuje rýchlosť úteku a ako taká sa vyhne gravitačnej príťažlivosti planéty a bude pokračovať v nekonečnej ceste, kým nenastúpi iné teleso s dostatočnou gravitáciou.
- Parabolická dráha: Je to dráha s excentricitou rovnajúcou sa 1. Táto dráha má tiež rýchlosť rovnajúcu sa únikovej rýchlosti, a preto, aby sa zabránilo gravitácii planéty, ak sa rýchlosť parabolickej dráhy zvýši, stane sa hyperbolickou dráhou.
https://youtu.be/ldFjh1Rqmr4
Synchrónne triedenie
- Synchrónna obežná dráha: Je to každá dráha, na ktorej je orbitálny stupeň satelitu alebo nebeského telesa väčší ako rotačný stupeň telesa, ktoré drží orbitálne barycentrum.
- Semisynchrónna obežná dráha: Ide o obežnú dráhu s obežnou dobou rovnajúcou sa polovici priemernej doby otáčania telesa, ktoré sa otáča v rovnakom smere otáčania ako toto teleso.
- Geosynchrónna dráha: Majú hlavnú polos 42,164 26199 km (35,786 22,236 míľ). Funguje v nadmorskej výške XNUMX XNUMX km (XNUMX XNUMX míľ).
- Geostacionárna dráha: Sú to obežné dráhy okolo Zeme zodpovedajúce perióde rotácie hviezd Zeme.
- Obežná dráha cintorína: Ide o dráhu, ktorá má ďaleko od bežných operačných dráh.
- Areosynchrónna dráha: Ide o synchrónnu dráhu, ktorá sa nachádza v blízkosti planéty Mars s dobou obehu rovnajúcou sa trvaniu hviezdneho dňa Marsu, 24.6229 hodín.
- Areostacionárna dráha: Podobá sa geostacionárnej dráhe, no nachádza sa na Marse.
iné obežné dráhy
- Obežná dráha podkovy: Je to dráha, ktorá sa pozorovateľovi Zeme javí ako konkrétna orbitálna planéta, ale v skutočnosti na spoločnej dráhe s planétou.
- Lagrangeov bod: Sú to body susediace s dvoma obrovskými telesami na obežnej dráhe, kde si malá vec zachová svoju polohu vzhľadom na veľké pohybujúce sa objekty.
Klasifikácia satelitov podľa ich hmotnosti
Podľa ich hmotnosti ich môžeme klasifikovať Umelé satelity nasledovne:
- Veľké satelity: viac ako 1000 kg
- Stredné satelity: medzi 500 a 1000 kg
- Mini satelity: medzi 100 a 500 kg
- Mikrosatelity: medzi 10 a 100 kg
- Nano satelity: medzi 1 a 10 kg
- Satelitný vrchol: medzi 0,1 a 1 kg
- Satelit Femto: menej ako 100 g
Krajiny so štartovacou kapacitou
Existuje niekoľko krajín s kapacitou na vypustenie satelitov do vesmíru, ako napríklad:
Rusko
Rusko, ako líder v oblasti komerčných vesmírnych štartov, prevádzkuje niekoľko kozmodrómov, pričom tento štát platí Kazachstanu ročne 115 miliónov dolárov za používanie svojho najrušnejšieho štartovacieho miesta.
Spojené štáty
Súkromné spoločnosti a vlády štátov neustále zakladajú kozmické prístavy v Spojených štátoch, ktoré priamo alebo nepriamo podporujú priemysel vypúšťania satelitov.
Francúzsko
Táto krajina vybudovala svoje štartovacie zariadenia vo Francúzskej Guyane v 1970. rokoch minulého storočia, pričom využívala rovníkovú rotáciu Zeme na vypustenie stoviek ďalších libier užitočného zaťaženia na obežnú dráhu.
Japonsko
K prvému vyhosteniu došlo v máji 2012 z juhokórejského satelitu a bola to viac než úspešná misia; iniciovala oficiálnu liberalizáciu podnikania Japonskej agentúry pre výskum vesmíru v oblasti vypúšťania satelitov.
Brazília
Neľahký vstup Brazílie do odvetvia vypúšťania rakiet je pripomienkou toho, aká technicky náročná a nebezpečná môže byť táto činnosť, dva štarty satelitov sa nepodarilo spustiť.
Koľko satelitov obieha okolo Zeme?
„Podľa Úradu OSN pre vesmírne záležitosti (UNOOSA) bolo v histórii vypustených do vesmíru celkovo 8378 4928 objektov. V súčasnosti je 7 stále na obežnej dráhe, hoci 4921 z nich obieha okolo iných nebeských telies ako Zeme; To znamená, že každý deň nad hlavou bzučí XNUMX XNUMX satelitov.“
Aká je veľkosť satelitu?
Od veľkosti malého auta až po veľkosť malého spotrebiča sa na sledovanie využívajú satelity všetkých tvarov a veľkostí štruktúra zeme z vesmíru, z 3.238 570 kg družice na XNUMX kg družicu.
Rýchly vývoj satelitnej technológie teraz umožňuje aj menším satelitom poskytovať podobné možnosti, tieto malé satelity poskytujú kratšie časy výstavby a znížené náklady.
Aká je funkcia satelitu?
Satelit je teleso vo vesmíre, ktoré obieha blízko niečoho iného, môže to byť prirodzené, ako mesiac, alebo umelé. Umelý satelit je uvedený na obežnú dráhu pripojením k rakete, poslaný do vesmíru a potom oddelený, keď je na správnom mieste. Umelé satelity Používajú sa aj na skúmanie iných častí našej slnečnej sústavy, vrátane Marsu, Planéta Jupiter a slnko.
Ako sa satelit udrží na obežnej dráhe?
Gravitácia v kombinácii s hybnosťou družice od jej vypustenia do vesmíru spôsobuje, že sa družica dostane na obežnú dráhu nad Zemou, namiesto toho, aby spadla na zem.
Schopnosť satelitov udržať si obežnú dráhu teda skutočne závisí od rovnováhy medzi dvoma faktormi: ich rýchlosťou (alebo rýchlosťou, ktorou by sa pohybovali po priamke) a gravitačným ťahom medzi satelitom a planétou, okolo ktorej obieha.
Môžu sa satelity zraziť?
Na obežnej dráhe je veľa satelitov, vzhľadom na tisíce starých a nefunkčných satelitov, ktoré už nedokážu komunikovať so Zemou, je prekvapujúce, ako málo sa zrážajú; ale k takejto zrážke nepochybne mohlo dôjsť.
Kto ovláda satelity?
Všetko Umelé satelity sú riadené zo satelitných riadiacich stredísk umiestnených na rôznych miestach na Zemi. Pokiaľ ide o geosynchrónne satelity, sú vybavené počítačmi a softvérom určeným na udržanie satelitu ukotveného na Zemi a správneho fungovania pri plnení úlohy, pre ktorú boli vypustené.
Satelity nepretržite odosielajú telemetriu do satelitných riadiacich centier, takže technický personál môže kedykoľvek počas dňa kontrolovať stav rôznych podsystémov na palube.
Môže niekto poslať satelit do vesmíru?
Áno, musíte získať iba licenciu od Federálnej komunikačnej agentúry, pretože inak by ste mohli skončiť rušením s inými satelitmi, či už z dôvodu komunikačných období alebo orbitálneho itinerára.
