Co to są sztuczne satelity?
Sztuczny satelita Ziemi (AES) to statek kosmiczny
Aby poruszać się po orbicie okołoziemskiej, urządzenie musi mieć prędkość początkową równą lub większą od pierwszej prędkości ucieczki. Loty AES realizowane są na wysokościach sięgających nawet kilkuset tysięcy kilometrów.
Dolna granica wysokości lotu satelity jest wyznaczana przezkonieczność uniknięcia procesu gwałtownego hamowania w atmosferze. Okres orbitalny satelity, w zależności od średniej wysokości lotu, może wynosić od półtorej godziny do kilku lat.
Szczególne znaczenie mają satelity na stacji geostacjonarnejorbita, której okres orbitalny jest ściśle równy dniom, dlatego dla obserwatora naziemnego „wiszą” nieruchomo na niebie, co pozwala pozbyć się urządzeń obrotowych w antenach.
Automatyczne stacje międzyplanetarne (AMS) imiędzyplanetarne statki kosmiczne mogą być wystrzeliwane w przestrzeń kosmiczną zarówno z pominięciem etapu satelity (czyli rektascensji), jak i po wstępnym wystrzeleniu na tzw. orbitę referencyjną satelity.
Na początku ery kosmicznej wystrzelono satelitytylko za pośrednictwem pojazdów nośnych, a pod koniec XX wieku powszechne stało się także wystrzeliwanie satelitów z innych satelitów - stacji orbitalnych i statków kosmicznych (głównie z promu kosmicznego MTKK).
Teoretycznie jako sposób na wystrzelenie satelitówMożliwe są również statki kosmiczne MTKK, działa kosmiczne i windy kosmiczne, ale nie zostały one jeszcze wdrożone. Niedługo po rozpoczęciu ery kosmicznej powszechne stało się wystrzeliwanie więcej niż jednego satelity na jedną rakietę nośną, a pod koniec 2013 r. liczba jednocześnie wystrzelonych satelitów w niektórych rakietach nośnych przekroczyła trzydzieści.
W przypadku niektórych startów ostatnie stopnie rakiet również wchodzą na orbitę i przez pewien czas stają się faktycznie satelitami.
Bezzałogowe satelity mają masę kilkukilogramów do dwudziestu ton i rozmiarów od kilku centymetrów do (w szczególności przy zastosowaniu paneli słonecznych i wysuwanych anten) kilkudziesięciu metrów.
Statki kosmiczne i samoloty kosmiczne będące satelitami osiągają masę kilkudziesięciu ton i metrów, a prefabrykowane stacje orbitalne – setki ton i metrów.
W XXI wieku, wraz z rozwojem mikrominiaturyzacji inanotechnologii tworzenie ultramałych satelitów typu „cubesat” (od jednego do kilku kilogramów i od kilku do kilkudziesięciu centymetrów) stało się zjawiskiem masowym, pojawił się także nowy format: pocketcube (dosłowniekostka kieszonkowa) na kilkaset lub kilkadziesiąt gramów i kilka centymetrów.
Satelity są głównie tworzone jakobezzwrotne, jednak część z nich (przede wszystkim załogowe i część ładunkowych statków kosmicznych) można odzyskać częściowo (mając pojazd schodzący) lub w całości (powracające na pokład samoloty kosmiczne i satelity).
Satelity sztucznej ziemi są szeroko stosowanedo badań naukowych i problemów stosowanych, a także w edukacji (tzw. satelity „uniwersyteckie” stały się na świecie zjawiskiem masowym) i hobby - radioamatorskie satelity.
Ile satelitów znajduje się teraz na orbicie Ziemi?
To zależy jak liczyć. Od wystrzelenia Sputnika 4 października 1957 r. w przestrzeń kosmiczną wysłano ponad 9 000 pojazdów, ale obecnie tylko około 2 000 z nich działa.
Reszta wypaliła się w atmosferze lub pękła istały się „kosmicznymi śmieciami” na orbicie. Dlatego, nawiasem mówiąc, większość manewrów jest wykonywana w celu uniknięcia niekontrolowanych obiektów i niedziałających satelitów.
Rodzaje satelitów
Wyróżnia się następujące typy satelitów:
- Satelity astronomiczne to satelity zaprojektowane do badania planet, galaktyk i innych obiektów kosmicznych.
- Biosatelity to satelity przeznaczone do przeprowadzania eksperymentów naukowych na organizmach żywych w kosmosie.
- Ziemskie satelity do teledetekcji.
- Satelity meteorologiczne to satelity przeznaczone do przesyłania danych w celu prognozowania pogody, a także obserwacji klimatu Ziemi.
- Małe satelity - satelity o niewielkiej wadze (poniżej 1lub 0,5 tony) i wielkości. Obejmuje minisatelity (powyżej 100 kg), mikrosatelity (powyżej 10 kg) i nanosatelity (lżejsze niż 10 kg), w tym kostki i kostki kieszonkowe.
- Wojskowy satelita.
- Satelity komunikacyjne.
- Satelity nawigacyjne.
- Statki kosmiczne to załogowe statki kosmiczne.
- Stacje orbitalne to długoterminowe statki kosmiczne.
- Golosatelity to najnowsze satelity przeznaczone do badania innych planet.
W jaki sposób regulowany jest ruch satelitów w przestrzeni?
Nie ma w tym zakresie jednolitej regulacji. Przestrzeń to wolna przestrzeń. Dlatego też uczestnicy działań kosmicznych kierują się wyłącznie własnym, krajowym prawem, które jednak musi być zgodne z porozumieniami przyjętymi w ramach prac Komitetu ONZ ds. Pokojowego Wykorzystania Przestrzeni Kosmicznej (COPUOS).
- Prawnie
Po przyjęciu w 1974 roku konwencji orejestracji obiektów kosmicznych wystrzelonych w kosmos Biuro Narodów Zjednoczonych ds. Przestrzeni Kosmicznej prowadzi rejestr obiektów wystrzelonych w przestrzeń kosmiczną. Jednak rejestracja w nim jest deklaratywna, a ONZ nie ma technicznej możliwości kontrolowania rzeczywistych orbit i celów statku kosmicznego.
- Satelity wojskowe
Główna przeszkoda stojąca na drodze tworzeniaobszerna baza danych satelitarnych i możliwość automatycznego monitorowania przestrzeni bliskiej Ziemi - to satelity wojskowe. Amerykański system NORAD nie publikuje danych o satelitach wywiadu USA, jednocześnie publikując dane o orbitach rosyjskich i chińskich pojazdów wojskowych. Rosyjskie siły powietrzne w ogóle nic nie publikują, chociaż monitorują amerykańskie satelity wojskowe za pomocą radarów i środków optycznych.
Komercyjni operatorzy satelitarni teraztrzeba właściwie działać na ślepo, mając nadzieję, że sami wojsko nie pozwoli na starcie. Co więcej, to pojazdy wojskowe najczęściej manewrują na orbicie, zmieniając wysokość. Istnieje nawet konwencjonalna klasa „satelitów inspektorów”, które celowo zbliżają się do pojazdów innych ludzi, aby je sfotografować.
- Ryzyko kolizji
Na początku kwietnia satelity OneWeb i SpaceXuniknęli niebezpiecznego podejścia do siebie na orbicie, powiedzieli przedstawiciele sił kosmicznych USA i OneWeb. To pierwsza niebezpieczna sytuacja dwóch konkurujących ze sobą firm, które rozbudowują swoje sieci szerokopasmowe w kosmosie.
Badacze ocenili prawdopodobieństwo kolizji1,3%, podczas gdy dwa satelity zbliżyły się do 57 metrów - jest to niebezpieczna bliskość dla satelitów na orbicie. Gdyby satelity zderzyły się na orbicie, mogłoby to spowodować katastrofę, która doprowadziłaby do powstania setek kawałków gruzu, a ich trajektoria uległaby zmianie, zagrażając innym urządzeniom.
Eksperci zauważyli również, że teraz nie mażadna krajowa ani globalna organizacja kosmiczna, która regulowałaby operatorów satelitarnych w zakresie reagowania na potencjalne kolizje. Firmy wysyłają pilne alerty Sił Kosmicznych tylko do firm, które wymagają od urządzeń zachowania bezpiecznej odległości od siebie.
Jak satelity zmieniają niebo?
Konstelacje satelitów i fragmenty kosmicznego gruzuOkrążając Ziemię i odbijając światło słoneczne, rozjaśniło nocne niebo o 10%. Stwierdzono to we wspólnym badaniu przeprowadzonym przez międzynarodowy zespół astrofizyków.
„Spodziewaliśmy się wzrostu jasności niebanieistotne, ale nasze pierwsze oceny teoretyczne były zaskakujące, co skłoniło nas do natychmiastowego przedstawienia wyników ”- powiedział Miroslav Kocifai, starszy naukowiec ze Słowackiej Akademii Nauk i główny autor badania nad zanieczyszczeniem światłem.
Naukowcy uważają, że problem będzie tylkopogarsza się, gdy więcej satelitów jest wysyłanych w niebo. Innymi winowajcami tej zmiany są również zużyte elementy rakiety i inne szczątki, które odbijają i rozpraszają światło słoneczne.
Gdzie i jakie satelity teraz pracują?
Najgęściej zaludniona orbita to orbita geostacjonarna (GSO). Teraz jest na nim około 400 satelitów, czyli mniej więcej co piąty działający statek kosmiczny.
Ogólnie orbity satelitów są podzielone na niskie (do 2000 kilometrów od Ziemi), średnie i wysokie oraz geostacjonarne należą do tej ostatniej grupy. Satelity teledetekcyjne Ziemi latają na niskiej orbicie, satelity komunikacyjne, na przykład, takie jak Iridium, Globalstar, Orbcomm, rosyjski system „Gonets”. Na środkowych znajdują się systemy nawigacyjne - GLONASS (Rosja), GPS (USA), Galileo (Europa) i Beidou (Chiny).
Konsekwencją jest popularność orbity geostacjonarnejfakt, że tylko na nim satelita nie zmienia swojej pozycji na niebie, jakby unosił się nad wybranym punktem równika na wysokości 35 786 kilometrów. Pozwala to na komunikację z nim za pomocą stacjonarnych anten naziemnych, raz na zawsze skierowanych w jeden punkt.
- Starlink
W marcu 2021 r. SpaceX przeprowadziło serię udanych wystrzeleń satelitów Starlink, zwiększając ich liczbę na orbicie do 1300, co stanowi około 8% planu na 2027 r.
SpaceX wysyła satelity na orbitę partiami60 jednostek od maja 2019 r., Aw marcu 2021 r. Miały miejsce cztery takie uruchomienia. Każdy satelita waży 260 kg, a scena ich wystrzelenia jest przeznaczona na 100 misji: za każdym razem, gdy wraca na pływającą platformę Oczywiście, wciąż cię kocham („Oczywiście, nadal cię kocham”) na Oceanie Atlantyckim, 630 km z przylądka Canaveral ...
Chodzi o to, aby otoczyć się sieciąmałe satelity telekomunikacyjne na całej planecie na niskiej orbicie okołoziemskiej - 500-2000 km od powierzchni. Jeden satelita obejmuje niewielki obszar, na przykład wielkości Alaski. Dlatego są uruchamiane w grupach, aby pokryć określony obszar. Sukces każdego projektu LEO doprowadzi do całkowitej zmiany infrastruktury telekomunikacyjnej na całym świecie.
- Mars Express
Dzięki stałemu monitorowaniu Mars Expressnaukowcy przeanalizowali ostatnie dwie globalne burze piaskowe w 2007 i 2018 roku. Porównali wyniki tamtych lat z latami bez burz, aby zrozumieć, jak burze wpłynęły na wyciek wody z Marsa.
Wraz ze zmianą pór roku w atmosferze zamarza wilgoćMars. Jednak zamiast powrotu na powierzchnię planety w postaci opadów, dzieje się coś innego. Burze piaskowe zakłócają ten proces. Ogrzewają i niszczą atmosferę Marsa, a także dostarczają wodę na jeszcze większe wysokości.
W obu badaniach wykorzystano obszerne wieloletnie zbiory danych z instrumentu SPICAM firmy Mars Express.
- Wybuch satelity NOAA 17
Amerykański satelita meteorologiczny NOAA 17, który nie jestbył zaangażowany w prace, eksplodował w kosmosie na 16 szczątków. Naukowcy monitorują obecnie 16 szczątków związanych z eksplozją, aby nie zakłócać działania innych obiektów. Nie określono, czy gruz stanowi zagrożenie dla działających satelitów.
Eskadra meldowała:Na razie nic nie wskazuje na to, aby przyczyną zdarzenia było zderzenie z innym obiektem. Według Sił Powietrznych USA przed eksplozją satelita znajdował się na orbicie na minimalnej wysokości 800 km i maksymalnej wysokości 817 km.
Satelita NOAA 17 został wystrzelony w kosmos w czerwcu 2002 roku i wycofany ze służby w 2013 roku. Należy zauważyć, że wcześniej takie satelity zostały już zniszczone w kosmosie z powodu eksplozji baterii pokładowych.
- ICESat-2
Naukowcy zbadali dane o wysokiej rozdzielczości zebrane przez satelitę ICESat-2 nad lodowcem szelfowym Amery'ego w okresie od października 2018 r. do listopada 2019 r.
Kierowane są impulsy laserowe z satelitypowierzchni Ziemi i użyj odbitych fotonów do określenia wysokości powierzchni. W przeciwieństwie do innych satelitów, rozdzielczość ICESat-2 umożliwia dostrzeżenie drobniejszych pęknięć i ich morfologii.
Naukowcy przetworzyli dane satelitarne za pomocąalgorytm. Identyfikuje powierzchniowe zagłębienia lodowe w celu zlokalizowania i scharakteryzowania pęknięć. Przypomnijmy, że depresja linii śniegu to jej zmniejszenie na skutek zmian klimatycznych sprzyjających utrzymaniu równowagi masy lodowca.
Ponieważ bilans masy jest bezpośrednią funkcją akumulacji i ablacji, wahania wysokości linii śniegu odzwierciedlają skumulowane skutki zmian temperatury i opadów.
- OneWeb
W 2012 roku American Technicalprzedsiębiorca, inżynier i wynalazca Greg Wyler założył WorldVu Satellites, firmę telekomunikacyjną, której celem jest zapewnienie setkom milionów ludzi dostępu do Internetu. Później organizacja została przemianowana na OneWeb - na cześć projektu o tej samej nazwie, mającego na celu rozpowszechnianie sieci w trudno dostępnych miejscach.
To Rosja dostarcza projektowi największychodporność. W 2018 roku FSB i Roskomnadzor sprzeciwiły się przydzieleniu satelitom częstotliwości żądanych przez OneWeb. Agencje wywiadowcze stwierdziły, że istnieje ryzyko szpiegostwa - mówią, że brytyjska firma będzie monitorować Rosjan. W 2019 roku OneWeb wycofał wniosek i obiecał zaktualizować go, aby spełniał rosyjskie wymogi bezpieczeństwa narodowego.
Czytaj więcej
Helikopter Ingenuity z powodzeniem startuje na Marsie
Powstała pierwsza dokładna mapa świata. Co jest nie tak ze wszystkimi innymi?
NASA poinformowała, w jaki sposób dostarczą próbki Marsa na Ziemię