Що таке штучні супутники?
Штучний супутник Землі (ІСЗ) - космічний літальний апарат,
Для руху орбітою навколо Землі апарат повинен мати початкову швидкість, рівну чи велику першої космічної швидкості. Польоти ШСЗ виконуються на висотах до кількох сотень тисяч кілометрів.
Нижній кордон висоти польоту ШСЗ зумовлюєнеобхідність уникнення процесу швидкого гальмування у атмосфері. Період звернення супутника по орбіті в залежності від середньої висоти польоту може становити від півтори години до декількох років.
Особливе значення мають супутники на геостаціонарнійорбіті, період обертання яких строго дорівнює добі, і тому для наземного спостерігача вони нерухомо «висять» на небосхилі, що дозволяє позбутися від поворотних пристроїв в антенах.
Автоматичні міжпланетні станції (АМС) іміжпланетні космічні кораблі можуть запускатися в дальній космос як минаючи стадію супутника (тобто пряме сходження), так і після попереднього висновку на так звану опорну орбіту супутника.
На початку космічної ери супутники запускалисялише за допомогою ракет-носіїв, а до кінця XX століття широкого поширення набув також запуск супутників з борту інших супутників — орбітальних станцій та космічних кораблів (насамперед із МТКК-космоплана Спейс Шаттл).
Як засоби виведення супутників теоретичноможливі, але поки що не реалізовані також МТКК-космолети, космічні гармати, космічні ліфти. Вже через невеликий час після початку космічної ери стало звичайним виведення більше одного супутника на одній ракеті-носії, а до кінця 2013 року кількість супутників, що виводяться одночасно, в деяких запусках ракет-носіїв перевищила три десятки.
В ході деяких запусків останні ступені ракет-носіїв також виходять на орбіту і на якийсь час фактично стають супутниками.
Безпілотні супутники мають масу від кількохкілограмів до двох десятків тонн та розмір від кількох сантиметрів до (зокрема при використанні сонячних батарей та висувних антен) кількох десятків метрів.
Космічні кораблі і космоплани, що є супутниками, досягають декількох десятків тонн і метрів, а збірні орбітальні станції — сотень тонн і метрів.
У XXI столітті з розвитком мікромініатюризації тананотехнологій масовим явищем стало створення надмалих супутників форматів кубсат (від одного до кількох кілограм і від кількох до кількох десятків сантиметрів), а також з'явився новий формат покеткуб (буквальнокишеньковий куб) В кілька сотень або десятків грам і кілька сантиметрів.
Супутники переважно створюються якнеповоротні, проте деякі з них (в першу чергу, пілотовані і деякі вантажні космічні кораблі) є повертаються частково (маючи спусковий апарат) або повністю (космоплани і супутники, які повертаються на їх борту).
Штучні супутники Землі широко використовуютьсядля наукових досліджень і прикладних задач, а також в освіті (в світі стали масовим явищем так звані «університетські» ШСЗ) і хобі - радіолюбительські супутники.
Скільки всього зараз супутників на орбіті Землі?
Дивлячись як рахувати. З часу запуску «Супутника» 4 жовтня 1957 року у космос було виведено понад 9 000 апаратів, але близько 2 000 їх функціонують нині.
Решта згоріли в атмосфері або зламалися істали «космічним сміттям» на орбіті. Тому, до речі, велика частина маневрів проводиться для ухилення від некерованих об'єктів, а не працюють супутників.
типи супутників
Розрізняють такі типи супутників:
- Астрономічні супутники - супутники, призначені для дослідження планет, галактик і інших космічних об'єктів.
- Біосупутнику - супутники, призначені для проведення наукових експериментів над живими організмами в умовах космосу.
- Cпутник дистанційного зондування Землі.
- Метеорологічні супутники - супутники, призначені для передачі даних в цілях передбачення погоди, а також для спостереження клімату Землі.
- Малі супутники - супутники малої ваги (менше 1або 0,5 тонн) і розміру. Включають в себе мінісупутників (понад 100 кг), мікросупутники (більше 10 кг) і наносупутники (легше 10 кг), в тому числі кубсати і покеткуби.
- Військовий супутник.
- Супутники зв'язку.
- Навігаційні супутники.
- Космічні кораблі - пілотовані космічні апарати.
- Орбітальні станції - довготривалі космічні кораблі.
- Голоспутники - нові супутники, призначені для дослідження інших планет.
Як регулюється рух супутників в космосі?
Єдиного регламенту для цього немає. Космос є вільним простором. Тому учасники космічної діяльності керуються лише власними національними законами, які, втім, мають відповідати угодам, ухваленим у рамках роботи Комітету з використання космічного простору з мирною метою ООН (COPUOS).
- юридично
Після прийняття в 1974 році конвенції прореєстрації космічних об'єктів, що запускаються в космічний простір, управління з питань космічного простору ООН веде реєстр об'єктів, що запускаються в космічний простір. Однак реєстрація в ньому є заявної, і у ООН немає технічної можливості контролювати реальні орбіти і цілі космічних апаратів.
- військові супутники
Головна перешкода, що стоїть на шляху створеннявсеосяжної бази даних супутників і можливості автоматизованого контролю навколоземного простору, - це військові супутники. Американська система NORAD не публікує дані про супутники розвідки США, при цьому публікує дані про орбіти російських і китайських військових апаратів. Повітряно-космічні сили Росії взагалі нічого не публікують, хоча стежать за американськими військовими супутниками радіолокаційними і оптичними засобами.
Комерційним супутниковим операторам зараздоводиться фактично діяти наосліп, сподіваючись на те, що військові самі не допустять зіткнення. При цьому саме військові апарати найчастіше маневрують на орбіті, змінюючи висоту. Існує навіть умовний клас «супутників-інспекторів», які цілеспрямовано наближаються до чужих апаратів, щоб їх сфотографувати.
- ризик зіткнення
На початку квітня супутники компаній OneWeb і SpaceXухилилися від небезпечного зближення один з одним на орбіті, про це заявили представники Космічних сил США і OneWeb. Це перша небезпечна ситуація двох конкуруючих компаній, які розширюють свої широкосмугові мережі в космосі.
Дослідники оцінювали ймовірність зіткненняв 1,3%, при цьому два супутника наблизилися до 57 метрів - це небезпечна близькість для супутників на орбіті. Якби супутники зіткнулися на орбіті, то це могло б викликати катастрофу, яка привела б до утворення сотні шматків сміття, а їх траєкторія б змінилася, піддаючи загрозі інші пристрої.
Фахівці також відзначили, що зараз зараз немаєжодної національної або глобальної космічної організації, яка б регулювала супутникових операторів, щоб вони вживати заходів у зв'язку з потенційними зіткненнями. У компаній є тільки термінові оповіщення Космічних сил компаніям, які вимагають дотримуватися безпечної дистанції пристроїв один від одного.
Як супутники змінюють небосхил?
Сузір'я супутників і шматки космічного сміття,рухаються по орбіті Землі і відображають сонячне світло, зробили нічне небо на 10% яскравіше. Про це йдеться в спільному дослідженні міжнародної команди астрофізиків.
«Ми очікували, що збільшення яскравості неба буденезначним, але наші перші теоретичні оцінки виявилися дивовижними і таким чином спонукали нас негайно повідомити про результати », - зазначив Мирослав Коціфай, старший науковий співробітник Словацької академії наук і провідний автор дослідження по світловому забрудненню.
Вчені вважають, що проблема буде тількипосилюватися у міру того, як в небо будуть відправляти все нові супутники. До іншим винуватцям змін також відносять відпрацьовані ракетні компоненти та інші уламки, які відображають і розсіюють світло від Сонця.
Де і які супутники зараз працюють?
Найгустонаселенішу орбіта - геостаціонарна (ДСО). Зараз на ній знаходяться близько 400 супутників, тобто приблизно кожен п'ятий діючий космічний апарат.
Взагалі орбіти супутників діляться на низькі (до 2000 кілометрів від Землі), середні і високі, і геостаціонарна відноситься до останньої групи. На низькій орбіті літають супутники дистанційного зондування Землі, супутники зв'язку, наприклад, такі, як Iridium, Globalstar, Orbcomm, російська система «Гонець». На середніх розташовуються навігаційні системи - ГЛОНАСС (Росія), GPS (США), Galileo (Європа) і «Бейдоу» (Китай).
Популярність геостаціонарної орбіти - наслідоктого, що тільки на ній супутник не змінює свого положення на небі, як би зависаючи над обраною точкою екватора на висоті 35 786 кілометрів. Це дозволяє зв'язуватися з ним за допомогою стаціонарних наземних антен, раз і назавжди спрямованих в одну точку.
- Starlink
У березні 2021 року SpaceX провела серію успішних запусків супутників Starlink, довівши їх кількість на орбіті до 1 300 - близько 8% від плану на 2027 рік.
SpaceX запускає супутники на орбіту партіями по60 штук з травня 2019 року, причому в березні +2021-го таких запусків було чотири. Кожен супутник важить 260 кг, а ступінь для їх запуску розрахована на 100 місій: кожен раз вона повертається на плавучу платформу Of Course I Still Love You ( «Звичайно, я все ще люблю тебе») в Атлантичному океані, в 630 км від мису Канаверал .
Ідея полягає в тому, щоб охопити мережею зневеликих телеком-супутників всю планету на низькій навколоземній орбіті - в 500-2000 км від поверхні. Один супутник покриває невелику територію, наприклад, розміром з Аляску. Тому їх запускають групами для покриття певної території. Успіх будь-якого низькоорбітального проекту призведе до повної зміни телеком-інфраструктури в усьому світі.
- Mars Express
Завдяки постійному моніторингу Mars Expressвчені проаналізували дві останні глобальні пилові бурі, в 2007 і 2018 роках. Вони порівняли показники минулих років з роками без бур, щоб зрозуміти, як шторми вплинули на витік води з Марса.
Зі зміною сезонів волога замерзає в атмосферіМарса. Однак замість того, щоб повернутися на поверхню планети у вигляді опадів, відбувається інше. В процес втручаються пилові бурі. Вони нагрівають і руйнують атмосферу Марса, а також доставляють воду на ще більші висоти.
В обох дослідженнях використовувалися великі багаторічні набори даних, отримані за допомогою приладу SPICAM орбітального апарату Mars Express.
- Вибух супутника NOAA 17
Метеорологічний супутник США NOAA 17, яка небув задіяний в роботі, вибухнув в космосі на 16 уламків. Зараз вчені спостерігають на 16 пов'язаних з вибухом уламків, щоб вони не порушили роботу інших об'єктів. Чи несуть загрозу уламки працюючим супутникам, не уточнюється.
В ескадрильї повідомили:поки немає ознаки, що подія була викликана зіткненням з іншим об'єктом. За даними ВПС США, до вибуху супутник перебував на орбіті з мінімальною висотою 800 км та максимальною 817 км.
Супутник NOAA 17 був запущений в космос в червні 2002 року і виведений з експлуатації в 2013 році. Відзначається, що раніше подібні супутники вже руйнувалися в космосі через вибух бортових батарей.
- ICESat-2
Вчені вивчили дані з високою роздільною здатністю, зібрані супутником ICESat-2 над шельфовим льодовиком Еймері в період з жовтня 2018 року по листопад 2019 року.
Лазерні імпульси з супутника направляються доповерхні Землі і використовують відбиті фотони для визначення висоти поверхні. На відміну від інших супутників, дозвіл ICESat-2 дозволяє йому бачити більш дрібні тріщини і їх морфологію.
Вчені обробили дані супутника за допомогоюалгоритму. Він ідентифікує поверхневі депресії льоду, щоб визначити місцезнаходження та охарактеризувати тріщини. Нагадаємо, депресія снігової лінії — її зниження внаслідок кліматичних змін, які сприяють збереженню балансу маси льодовиків.
Оскільки баланс маси - це пряма функція акумуляції і абляції, коливання висоти снігової лінії відображають сумарні ефекти змін температур і атмосферних опадів.
- OneWeb
У 2012 році американський технічнийпідприємець, інженер і винахідник Грег Уайлер заснував WorldVu Satellites - телекомунікаційну компанію, яка повинна забезпечити сотні мільйонів людей доступом в інтернет. Пізніше організацію перейменували в OneWeb - на честь однойменного проекту з розповсюдження мережі в важкодоступні місця.
Саме Росія надає проекту найбільшеопір. У 2018 році ФСБ і Роскомнадзор виступили проти того, щоб виділяти супутникам запитані OneWeb частоти. Спецслужби заявили, що існує ризик шпигунства - мовляв, британська компанія буде стежити за росіянами. У 2019 OneWeb відкликала заявку і пообіцяла переробити її з урахуванням російських вимог щодо національної безпеки.
Читати далі
Вертоліт Ingenuity успішно злетів на Марсі
Створено першу точна карта світу. Що не так з усіма іншими?
У НАСА розповіли, як вони доставлять зразки Марса на Землю