В широком смысле спутник - это попутчик или товарищ, тот, кто сопровождает кого-то в пути. Но спутники есть не только у людей. Планеты тоже имеют своих «попутчиков». Какие они бывают? Когда впервые появился искусственный спутник?
В астрономии понятие «спутник» впервые появилось благодаря ученому Иоганну Кеплеру. Он употребил его ещё в 1611 году в своей работе Narratio de Iovis Satellitibus. В обычном понимании планетные спутники - это космические тела, которые вращаются вокруг планет. Они обращаются по собственной орбите под действием гравитационных сил своего «старшего компаньона».
Естественные спутники - это тела, которые появились природным путем, без участия человека. Они могут образоваться из газа и пыли или же из осколка какого-либо небесного тела, захваченные силами притяжения планеты. Попадая под влияние гравитационных сил, они преобразовываются, например, сжимаются и уплотняются, приобретают шарообразную форму (не всегда) и т. д.
Предполагается, что большинство современных спутников планет - их осколки, отколовшиеся в результате столкновения, или бывшие астероиды. Как правило, они состоят изо льда и минералов, в отличие от планет, не имеют металлического ядра, усеяны кратерами и разломами.
При открытии спутника ему присваивают номер. Затем первооткрыватель имеет право его назвать по собственному усмотрению. Традиционно их имена связывают с мифологией. Лишь у Урана они названы в честь литературных персонажей.
У планет может быть самое разнообразное количество «компаньонов». У Земли он всего один - Луна, а вот у Юпитера их насчитывается 69. У Венеры и Меркурия спутников нет. Периодически появляются заявления об их обнаружении, однако все они вскоре опровергаются.
Спутник Юпитера, Ганимед, считается самым большим в Солнечной системе. Он состоит из силикатов и льда, а в диаметре достигает 5 268 километров. Полный оборот вокруг Юпитера занимает у него 7 дней и 3 часа.
У Марса два «попутчика» с впечатляющими названиями Деймос и Фобос, что с греческого языка переводится как «ужас» и «страх». Они обладают формой приближенной к трехосному эллипсоиду (длина полуосей неодинакова). Ученые утверждают, что скорость Фобоса постепенно снижается, а сам он приближается к планете. Однажды он просто упадет на Марс или же разрушится, образовав планетное кольцо.
Единственный естественный земной спутник - Луна. Это самое близкое и наиболее изученное нами небесное тело за пределами планеты Земля. Она обладает ядром, нижней, средней, верхней мантиями и корой. Также на Луне есть атмосфера.
Кора спутника состоит из реголита - остаточного грунта из пыли и каменистых обломков метеоритов. Поверхность Луны покрыта горами, бороздами, хребтами, а также морями (крупные низменности, покрытые застывшей лавой). Её атмосфера сильно разрежена, из-за чего небо над ней всегда черное и звездное.
Движение Луны вокруг Земли сложное. На него влияет не только гравитация нашей планеты, но и её сплюснутая форма, а также притяжение Солнца, которое притягивает Луну сильнее. Её полное обращение занимает 27,3 суток. Её орбита находится в плоскости эклиптики, в то время как у большинства других спутников она расположена в зоне экватора.
Луна вращается и вокруг своей оси. Однако это движение синхронизировано так, что к Земле она повернута всегда одной и той же стороной. Такое же явление наблюдается и у Плутона с его спутником Хароном.
Искусственные спутники - это аппараты, созданные человеком и отправленные на околопланетную орбиту. Внутри них находятся различные приборы, необходимые для исследований.
Как правило, они беспилотные и управляются с земных космических станций. Чтобы запустить их в космос, используют специальные пилотируемые аппараты. Спутники бывают:
Первый искусственный спутник Земли был выпущен в период Холодной войны в 1957 году. Он был отправлен от СССР и назывался "Спутник-1". Годом позже США выпустили «Эксплорер-1». Только через несколько лет за ними последовали Великобритания, Канада, Италия, Франция, Австралия и многие другие страны.
Почему для того, чтобы передать, например, телевизионный сигнал, из Нью-Йорка в Москву, требуется запускать далеко в космос какой-то аппарат? Ответить на этот вопрос очень простой: Земля имеет форму шара. Радиоволны, на которых в виде электромагнитных колебаний передается звук, изображение и даже компьютерные данные, распространяются по прямой линии. Они не могут огибать Землю и не могут проходить сквозь ее толщу. Из какой бы точки Земли мы не отправили в путь радиоволны, они неизбежно уйдут прочь от нашей планеты, в космос. Правда, часть радиоволн как от зеркала отражается от ионосферы - особого слоя, окружающего Землю. Отражается – и снова попадает на поверхность планеты, за многие сотни и тысячи километров от передатчика. На этом явлении основана дальняя радиосвязь. Именно поэтому с помощью обычного приемника мы можем слышать радиопередачи из Америки или Китая.
Но вот беда – с помощью таких волн (их называют короткими, средними и длинными) нельзя передать ни телевизионное изображение, ни качественный звук, ни большой объем данных. Для передачи телевизионного сигнала или качественной музыки нужны особые радиоволны с высокой частотой колебаний. Их называют ультракороткими. Ультракороткие волны от ионосферы не отражаются и беспрепятственно уходят в космическое пространство. Как же сделать так, чтобы телевизионное изображение на ультракоротких волнах можно было передать на дальнее расстояние? Правильно! Нужно поймать волны в космосе и перенаправить их обратно на Землю. Туда, где находится приемник. Вот для этого и существуют спутники связи. Если говорить упрощенно – спутник связи – это подвешенное в космосе зеркало для радиоволн. Спутник висит так высоко, что для него города расположенные далеко друг от друга, например, Лондон и Стамбул "видны" как на ладони. К обоим городам от спутника могут свободно идти радиоволны, не встречая никаких препятствий. И к спутнику из этих столиц (да и из множества других мест на Земле) волны идут также свободно. Спутник помогает радиосигналу "перпрыгнуть" через кривизну земного шара.
В чем-то спутник связи схож с высокими телевизионными башнями. Ведь чем выше башня, тем дальше может передаваться радиосигнал. Если вершина телебашни находится в пределах прямой видимости, ты можешь принимать с нее на свой телевизор телепередачи. Но стоит отъехать дальше – башня скроется за горизонтом (то есть за изгибом Земли) Теперь радиоволны до твоего телевизора не дойдут. Спутник находится на десятки тысяч километров выше, чем самая высокая башня. Поэтому он одновременно может передавать свои волны на огромную часть земного шара.
Однако у спутника и башни есть существенное различие. Если телевизионная вышка стоит на одном месте, то спутник должен лететь с огромной скоростью (больше 8 километров в секунду!) вокруг Земли. Иначе он просто упадет. Таковы законы физики. Как же сделать так, чтобы он, подобно вершине телебашни, всегда находился в одной точке? Спутники, наблюдающие за земной поверхностью, или орбитальные космические корабли летают не очень высоко – примерно на высоте 200 – 300 километров. В хорошую ясную ночь их даже можно увидеть с Земли. Вот яркая точка показалась над горизонтом, пролетела по небу и через какие-нибудь минуты вновь исчезла за горизонтом. И хотя точка на Земле, в которой стоит наблюдатель, так же как и спутник вращаются вокруг земной оси, космический аппарат обгоняет земную поверхность. Он летит быстрее, чем вращается Земля.
Чтобы спутник находился в небе постоянно в одной и той же точке, его нужно запустить на очень большую высоту. Тогда орбита – путь, который он будет описывать вокруг нашей планеты, окажется очень длинным. Время обращения спутника и время обращения любой точки на земной поверхности вокруг оси планеты станут одинаковыми. Говоря научным языком, у спутника и поверхности планеты сравняется угловая скорость.
Понять это можно на очень простом примере. Если на вращающемся колесе закрепить, ну например, два пластилиновых шарика – один на внешней стороне колеса, другой на внутренней, ближе к оси, то можно заметить, что шарик у обода несется с большой скоростью, а тот, что у центра – еле движется. Однако относительно друг друга они неподвижны и находятся на одной и той же линии. Угловая скорость у них одинаковая. Шарик у оси – это поверхность Земли. Шарик на внешней стороне колеса – спутник связи, вращающийся по орбите.
Орбита, позволяющая спутнику как бы неподвижно висеть над поверхностью Земли, называется геостационарной. Она имеет форму круга и проходит примерно над земным экватором – линией, отделяющей Северное полушарие от Южного. Именно с такого спутника, находящегося за 35 – 40 тысяч километров мы принимаем телепрограммы на "антенны", которыми мало-помалу стали обрастать дома в нашей стране.
Кто из нас радостно не кричал, глядя в глубокое звездное небо: - Смотри, смотри, спутник летит! И этот спутник совсем не ассоциировался ни с чем, кроме космоса.
Но теперь – совсем другая история! Спутники – это и связь, и телевидение, и определение координат, и охрана, и Интернет. И много еще чего придумают люди, чтобы космические технологи служили на благо человека.
А мы расскажем вам, почему и какие на сегодняшний день способы использования спутниковых систем наиболее популярны.
Почему иногда только спутниковые технологии могут быть единственным вариантом развития?
При устройстве наземных линий применяют провода – оптоволоконные или медные, или при беспроводной технологии – сотовые сети или радиоизернет.
Все эти достаточно затратные работы имеют всегда существенные недостатки:
Ограничение покрытия территории. Любой передатчик или приемник сигнала имеет определенную площадь работы, которая зависит от мощности и ландшафта местности;
вопросы модернизации сетей всегда касаются технических возможностей и целесообразности затрат финансовых ресурсов;
часто бывает невозможно быстро демонтировать оборудование и развернуть станцию в новом месте.
И в ряде случаев самым оправданным в техническом и финансовом смысле для обеспечения надежной и качественной связи является использование спутниковых систем.
Спутники всегда нас найдут
Без спутниковых технологий мы бы никогда не имели возможность найти друг друга на нашей большой планете.
Глобальная система определения координат позволяет точно устанавливать местоположение объектов (долготу, широту, и даже высоту над уровнем моря), а также направления движения и скорость этого объекта.
Известная американская система GPS (Global Positioning System) включает 24 искусственных спутника, широкую сеть наземных станций, которые имеют неограниченную возможность для подключения пользовательских терминалов.
GPS – система работает беспрерывно. Использовать ее может любой человек планеты, надо только приобрести GPS-навигатор. Производители предлагают портативные, автомобильные, авиационные, морские модели. Поисковые работы и спасательные операции ни в одной стране мира не обходятся без помощи GPS.
Спутники нас охраняют
Особенно это актуально в автомобильной индустрии. Основная охранная система успешно сочетается с каналами спутниковой связи, системой GPS и традиционными методами радиолокации.
Как работают спутниковые охранные комплексы?
Центральный блок с охранными датчиками скрытно устанавливается на автомобиле. В случае возникновения нештатной ситуации сигнал от центрального блока по каналам связи передается владельцу или диспетчеру. GPS-система помогает отслеживать маршрут, местоположение, режим движения в реальном времени.
Спутники нас развлекают
Самая актуальная и самая известная тема – спутниковое телевидение. Но мы уже настолько привыкли к тарелкам на наших домах, что практически его не замечаем. А ведь всего лишь три устройства: антенна, ресивер, конвертер доставляют нам необычайное удовольствие от просмотра любимых программ телевидения.
Разница от традиционной телевизионной антенны в том, вместо вышки выступает спутник и передает цифровой сигнал. За счет этого получается большой выбор каналов и качество изображения.
Спутники связывают нас с друзьями
Самые распространенные и известные глобальные спутниковые системы связи (ГССС): Globalstar, Inmarsat, Iridium, Thuraya. В самом начале их создания предполагалось, что эти системы организуют подвижную и стационарную телефонию там, где отсутствуют линии связи. В дальнейшем развитии появились новые возможности: выход в Интернет, передача информации в различных форматах. И ГССС стали мультисервисными.
Если описывать работу этих систем в двух словах, то получится так.
Спутник принимает сигнал абонента и передает его на ближайшую станцию на Земле. Станция определяет сигнал, выбирает маршрут и направляет его по наземным сетям или спутниковому каналу до пункта приема.
Различие между глобальными системами спутниковой связи в стоимости трафика, размерах и стоимости абонентских терминалов, площадями покрытия, а также в технических особенностях концепции самой системы.
Спутники помогают нам удобно жить
Активно развивается спутниковая система Very Small Aperture Terminal - VSAT
. Эта система – как основа для конструктора: можно добавить оборудования и получить доступ в Интернет, другое оборудование – и уже объединены локальные сети пользователей на разных территориях. А еще можно – собирать данные, резервировать каналы связи, управлять различными производственными процессами, организовывать удаленные видео- и аудиоконференции.
Такую систему легко развернуть и начать работать. Качество связи, простота содержания и использования уже оценили финансовые учреждения, торговые сети, крупные промышленные предприятия.
Сеть на базе VSAT состоит их центральной управляющей станции (ЦУС), абонентских терминалов и спутника-ретранслятора.
С дальнейшим развитием неизбежно все системы станут доступнее, дешевле, удобнее и проще в управлении и понимании происходящих процессов ассимиляции нашей обыденной жизни со спутниковыми технологиями.
Теперь, мечтательно взглянув на ночное небо и увидев движущуюся звездочку, вы подумаете, что они, спутники, значительно облегчают и разнообразят жизнь. И это – замечательно.
Спутник Земли — это любой объект, который движется по искривленному пути вокруг планеты. Луна — это оригинальный, естественный спутник Земли, и есть много искусственных спутников, обычно на близкой орбите к Земле. Путь, по которому проходит спутник, — это орбита, которая иногда принимает форму круга.
Содержание:
Чтобы понять, почему спутники двигаются таким образом, мы должны вернуться к нашему другу Ньютону. существует между любыми двумя объектами во Вселенной. Если бы не эта сила, спутник, движущийся вблизи планеты, продолжал бы двигаться с той же скоростью и в том же направлении — по прямой. Однако этот прямолинейный инерционный путь спутника уравновешен сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.
Иногда орбита искусственного спутника Земли выглядит как эллипс, раздавленный круг, который перемещается вокруг двух точек, известных как фокусы. Применяются те же основные законы движения, за исключением того, что планета находится в одном из фокусов. В результате, чистая сила, применяемая к спутнику, не равномерна по всей орбите, и скорость спутника постоянно изменяется. Он движется быстрее всего, когда он ближе всего к Земле — точка, известная как перигей — и самая медленная, когда она находится дальше всего от Земли — точка, известная как апогей.
Существует множество различных спутниковых орбит Земли. Те, которые получают наибольшее внимание — это геостационарные орбиты, поскольку они неподвижны над определенной точкой Земли.
Орбита, выбранная для искусственного спутника, зависит от ее применения. Например, для прямого вещательного телевидения используется геостационарная орбита. Многие спутники связи также используют геостационарную орбиту. Другие спутниковые системы, такие как спутниковые телефоны, могут использовать низкоземные орбиты.
Аналогичным образом спутниковые системы, используемые для навигации, такие как система Navstar или Global Positioning (GPS), занимают относительно низкую орбиту Земли. Есть также много других типов спутников. От метеорологических спутников, до спутников для исследований. Каждый из них будет иметь свой собственный тип орбиты в зависимости от его применения.
Фактическая выбранная орбита спутника Земли будет зависеть от факторов, включая ее функцию, и от области, в которой она должна служить. В некоторых случаях орбита спутника Земли может достигать 100 миль (160 км) для низкоорбитальной орбиты LEO, в то время как другие могут достигать более 22 000 миль (36000 км), как в случае GEO-орбитальной орбиты GEO.
Первый искусственный спутник земли был запущен 4 октября 1957 года Советским Союзом и был первым искусственным спутником в истории.
Спутник 1 был первым из нескольких спутников, запущенных Советским Союзом в программе «Спутник», большинство из которых были успешными. Спутник 2 следовал за вторым спутником на орбите, а также первым, чтобы нести животное на борту, суку по имени Лайка. Первый провал потерпел Спутник 3.
Первый спутник земли имел приблизительную массу 83 кг, имел два радиопередатчика (20,007 и 40,002 МГц) и вращался на орбите Земли на расстоянии 938 км от своего апогея и 214 км на своем перигее. Анализ радиосигналов использовался для получения информации о концентрации электронов в ионосфере. Температура и давление были закодированы в течение длительности радиосигналов, которые он излучал, что указывает на то, что спутник не был перфорирован метеоритом.
Первый спутник земли представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см, имеющую четыре длинные и тонкие антенны длиной от 2,4 до 2,9 м. Антенны выглядели как длинные усы. Космический аппарат получил информацию о плотности верхних слоев атмосферы и распространении радиоволн в ионосфере. Приборы и источники электрической энергии были размещены в капсуле, которая также включала радиопередатчики, работающие в 20.007 и 40.002 МГц (около 15 и 7,5 м на длине волны), выбросы были сделаны в альтернативных группах по 0, 3 с продолжительности. Заземление телеметрии включало данные о температуре внутри и на поверхности сферы.
Поскольку сфера была заполнена азотом под давлением, у «Спутника 1» появилась первая возможность обнаружить метеориты, хотя она и не обнаружила. Потеря давления внутри, из-за проникновения на внешнюю поверхность, была отражена в данных о температуре.
Искусственные спутники бывают разных видов, форм, размеров и играют разные роли.
Изображения земли с искусственного спутника, транслируемое в режиме реального времени НАСА с Международной космической станции. Изображения захватываются четырьмя камерами высокого разрешения, изолированными от низких температур, что позволяет нам чувствовать себя ближе к космосу, чем когда-либо.
Эксперимент (HDEV) на борту МКС был активирован 30 апреля 2014 года. Он установлен на внешнем грузовом механизме модуля Columbus Европейского космического агентства. Этот эксперимент включает несколько видеокамер высокой четкости, которые заключены в корпус.
Совет; поместите плеер в HD и полный экран. Бывают случаи, когда экран будет черным, это может быть по двум причинам: станция проходит через зону орбиты, где она находится ночью, орбита длится приблизительно 90 мин. Либо экран темнеет когда камеры меняются.
Согласно индексу объектов, запускаемых в космическое пространство, которое ведет Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства (UNOOSA), в настоящее время на орбите Земли около 4 256 спутников, что на 4,39% больше, чем в прошлом году.
221 спутник был запущен в 2015 году, что является вторым по величине за один год, хотя он ниже рекордного количества 240, запущенного в 2014 году. Увеличение числа спутников, вращающихся вокруг Земли, меньше, чем число, запущенное в прошлом году, поскольку спутники имеют ограниченную продолжительность жизни. Большие спутники связи от 15 и более лет, в то время как малые спутники, такие как CubeSat, могут рассчитывать только на срок службы 3-6 месяцев.
Союз ученых (UCS) уточняет, какие из этих орбитальных спутников работают, и это не так много, как вы думаете! В настоящее время существует только 1 419 оперативных спутников Земли- всего около одной трети из всего числа на орбите. Это означает, что вокруг планеты много бесполезного металла! Вот почему существует большой интерес со стороны компаний, которые смотрят, как они захватывают и возвращают космический мусор, с использованием таких методов, как космические сети, рогатки или солнечные паруса.
Согласно данным UCS, основными целями операционных спутников являются:
Следует отметить, что некоторые спутники имеют несколько целей.
Интересно отметить, что в базе данных UCS есть четыре основных типа пользователей, хотя принадлежность 17% спутников у нескольких пользователей.
По данным UNOOSA около 65 стран запустили спутники, хотя в базе данных UCS имеется только 57 стран, зарегистрированных с использованием спутников, и некоторые спутники перечислены с совместными / многонациональными операторами. Самые большие:
Помните, когда вы смотрите!
В следующий раз, когда вы посмотрите на ночное небо, помните, что между вами и звездами есть около двух миллионов килограммов металла, окружающего Землю!
Звездная система галактики Млечный путь, в которой мы живем, включает в себя Солнце и еще 8 планет, вращающихся вокруг него. В первую очередь ученые заинтересованы изучением ближайших к Земле планет. Однако спутники планет тоже весьма интересны. Что такое спутник? Какие бывают их виды? Чем же они так интересны для науки?
Спутником называют небольшое тело, которое совершает вращательные движения вокруг планеты под воздействием силы притяжения. В настоящее время нам известно 44 таких небесных тела.
Спутники отсутствуют только у первых двух планет нашей звездной системы, Венеры и Меркурия. Земля же обладает одним спутником (Луна). «Красная планета» (Марс) имеет 2 небесных тела, сопровождающих ее - Деймос и Фобос. Самая крупная планета нашей звёздной системы - Юпитер - имеет 16 спутников. У Сатурна их 17, у Урана - 5, а у Нептуна - 2.
Все спутники подразделяются на 2 вида - естественные и искусственные.
Искусственные - созданные людьми небесные тела, которые открывают возможность наблюдать и исследовать планету, а также другие астрономические объекты. Они необходимы для составления карт, прогноза погоды, радиотрансляции сигналов. Самый крупный рукотворный "попутчик" Земли - (МКС). Искусственные спутники бывают не только у нашей планеты. Свыше 10 таких небесных тел вращается вокруг Венеры и Марса.
Что такое спутник естественный? Они создаются самой природой. Происхождение их всегда вызывало неподдельный интерес ученых. Существует несколько теорий, но остановимся на официальных версиях.
Около каждой планеты имеется скопление космической пыли и газов. Планета притягивает небесные тела, которые пролетают близко к ней. В результате такого взаимодействия и образуются спутники. Также существует теория, по которой от космических тел, сталкивающихся с планетой, отделяются осколки, которые впоследствии приобретают шарообразную форму. Согласно этому предположению и есть осколок нашей планеты. Это подтверждается и сходством земного и лунного химических составов.
Выделяется 3 типа орбит.
Полярная наклонена к экваториальной плоскости планеты под прямым углом.
Траектория наклонной орбиты смещена по отношению к экваториальной плоскости на угол менее 90 0 .
Экваториальная (также носит название геостационарная) располагается в одноименной плоскости, по ее траектории небесное тело движется со скоростью обращения планеты вокруг своей оси.
Также орбиты спутников по своей форме подразделяются на два базовых типа - круговые и эллиптические. На круговой орбите небесное тело движется в одной из плоскостей планеты с постоянным расстоянием над поверхностью планеты. Если спутник движется по эллиптической орбите, это расстояние изменяется в рамках периода одного витка.
Спутник Сатурна Титан имеет собственную плотную атмосферу. На его поверхности имеются озера, в состав которых входят жидкие углеводородные соединения.
Следом за СССР и Соединенными Штатами спутники были запущены Францией (1965), Австралией (1967), Японией (1970), КНР (1970) и Великобританией (1971).
Проведение опирается на международное научно-техническое сотрудничество. Так, например, дружественные СССР страны осуществляли запуски ИСЗ с советских космодромов. Некоторые ИСЗ, изготовленные в Канаде, Франции, Италии, с 1962 запускались с использованием ракетоносителей разработки США.
Что такое вращающееся по орбите вокруг той или иной планеты космическое тело. По происхождению они бывают естественными и искусственными. Особый интерес мирового сообщества вызывается естественными спутниками планет, ведь они таят еще множество загадок в себе, а большая часть из них и по сей день ждет открытия. Существуют проекты по их изучению частного, государственного и мирового значения. Искусственные спутники позволяют решать прикладные и научные задачи как в масштабе отдельной планеты, так и всего космического пространства.
