Типы спутников


Разница естественных спутников и космического мусора

С технической точки зрения спутником можно назвать любой объект, вращающийся вокруг планеты Земля, или небесное тело. Часто их путают с мусором, который появился в результате человеческой активности. Куски и разные частицы, оставшиеся от ремонта космических кораблей, вращаются вокруг Земли на высокой скорости. Эти объекты в виде обломков металла и другого хлама не выполняют полезной функции и относятся к орбитальному мусору, который является:

  • частями от взрыва ракет;
  • выброшенными предметами;
  • случайно упущенными астронавтами во время ремонта инструментами.

Отличие мусора в космосе от естественных спутников состоит в происхождении. Первый является результатом деятельности человека, а второй образуется естественным путем.

Чтобы изучить долгосрочные эффекты от столкновения с космическим мусором NASA изобрело специальный спутник, имеющий название LDEF. В течение 6 лет его работы произошло больше 20000 столкновений с орбитальным хламом и микрометеоритами.

Естественные спутники

Естественными спутниками являются космические тела естественного происхождения, вращающиеся вокруг планет. О появлении этих тел выдвинуто 2 теории:

  1. При формировании планеты от нее откололся кусок, который стал вращаться вокруг.
  2. К Земле притянулся астероид с помощью ее гравитационной силы. Он стал двигаться по орбите планеты и приобрел форму шара.

Ученые выяснили, что составы Земли и Луны имеют одинаковые соединения, поэтому было выдвинуто предположение, что Луна ранее была частью нашей планеты. В XIX и XX вв. астрономы считали, что у Земли есть разные виды спутников. Но сейчас установлено — единственным естественным спутником планеты является Луна.

Квазиспутники Земли

Небесные тела, которые напоминают спутники и находятся в орбитальном резонансе 1:1 с планетой, были открыты в ХХI в. После их стали называть квазиспутниками, которые вращаются вокруг Солнца и располагаются от него на таком же расстоянии, как и Земля. Из-за нестабильности их орбит они иногда приближаются к нашей планете. Квазиспутник называется второй луной, или вторым спутником.

Использование упрощенного названия приводит к путанице. Круитни, являющийся квазиспутником, некоторое время называли вторым спутником.

Существует и самый маленький квазиспутник — Дуэнде — диаметром 30 м. Его можно будет увидеть в 2094 г. даже без специальных современных приспособлений на расстоянии 4500 км от Земли. Список квазиспутников большой.


Искусственно запущенные устройства

Космические летательные аппараты, которые вращаются вокруг нашей планеты по геоцентрической орбите, называют искусственными спутниками Земли (ИСЗ). Чтобы двигаться по орбите, у устройства должна быть скорость, которая равна или больше первой космической. Полет такого аппарата выполняется на высоте до нескольких сотен тысяч километров. Его нижняя граница обусловлена необходимостью прервать процесс быстрой остановки в атмосфере.

Длительность обращения объекта по орбите зависит от средней высоты полета и составляет от 1,5 часа до нескольких лет. Устройства, находящиеся на геостационарной орбите, вращаются сутки и неподвижны на небосклоне при наблюдении человека за ними. Их преимуществом является возможность установки бесповоротных частей на антеннах.

К вращающимся вокруг Земли объектам относят не только беспилотные аппараты, но и пилотируемые, автоматические грузовые корабли и орбитальные станции. Масса беспилотных устройств может быть разной, как и их размер. ИСЗ могут быть невозвратными, частично или полностью возвратными.

Искусственные устройства созданы для проведения научных исследований, прикладных задач и в целях образования. Сначала запуск осуществляли государственные организации, но со временем разрешение получили и частные компании. Появление покетсатов и кубсатов, которые выводят в космос за несколько тысяч долларов, способствовало тому, что запуском аппаратов занялись частные лица. Поэтому точно сказать, сколько спутников Земли существует, практически невозможно.

Источник: o-kosmose.ru

60 самых известных непилотируемых космических аппаратов – межпланетных зондов, посадочных станций и роверов


 

Стенгазеты благотворительного образовательного проекта «Коротко и ясно о самом интересном» предназначены для школьников, родителей и учителей Санкт-Петербурга. Наша цель: школьникам – показать, что получение знаний может стать простым и увлекательным занятием, научить отличать достоверную информацию от мифов и домыслов, рассказать, что мы живём в очень интересное время в очень интересном мире; родителям – помочь в выборе тем для совместного обсуждения с детьми и планирования семейных культурных мероприятий; учителям – предложить яркий наглядный материал, насыщенный интересной и достоверной информацией, для оживления уроков и внеурочной деятельности.

Мы выбираем важную тему, ищем специалиста, который может её раскрыть и подготовить материал, адаптируем его текст для школьной аудитории, компонуем это всё в формате стенгазеты, печатаем тираж и отвозим в ряд организаций Петербурга (районные отделы образования, библиотеки, больницы, детские дома, и т.


) для бесплатного распространения. Наш ресурс в интернете – сайт стенгазет к-я.рф, где наши стенгазеты представлены в двух видах: для самостоятельной распечатки на плоттере в натуральную величину и для комфортного чтения на экранах планшетов и телефонов. Есть также группа Вконтакте и ветка на сайте питерских родителей Литтлван, где мы обсуждаем выход новых газет. Отзывы и пожелания направляйте, пожалуйста, по адресу: [email protected].
 
 
 

Введение

4 октября 2017 года исполняется 60 лет со дня запуска первого искусственного спутника Земли. Простейший Спутник-1, или ПС-1, стал первым рукотворным объектом, выведенным на орбиту вокруг нашей планеты. За ним последовали и другие космические аппараты. Здесь представлены 60 межпланетных зондов, посадочных станций и роверов, которые внесли самый значительный вклад в исследования Солнечной системы и дальнего космоса. Каждый из этих беспилотных аппаратов-роботов открыл новую страницу в науке и может по праву считаться наследником Спутника.

На орбите Земли

1. Спутник-1 (СССР, 04.10.1957). 4 октября 1957 года с космодрома Байконур был запущен первый искусственный спутник Земли. Корпус спутника состоял из двух полусфер диаметром 58 см, внутри находился радиопередатчик, аккумуляторы и несколько датчиков. Радиосигналы, передаваемые спутником, принимались по всему земному шару. Спутник летал 92 дня, совершив 1440 оборотов вокруг Земли. Из-за трения о верхние слои атмосферы спутник потерял скорость, вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел. Дата запуска «Спутника-1» является началом космической эры человечества. Илл. i.huffpost.com.


2. Спутник-2 (СССР, 03.11.1957). На борту «Спутника-2» находилась собака Лайка, которая стала первым живым существом, запущенным в космос. Илл. vikka13-7 с изм.

3. Эксплорер-1 (США, 31.01.1958). Первый искусственный спутник Земли, запущенный в США. С помощью установленного на космическом аппарате счётчика Гейгера были открыты радиационные пояса вокруг Земли, впоследствии названные поясами Ван Аллена. Илл. NASA.

4. Спутник-5 (СССР, 19.08.1960). На борту космического аппарата находились собаки Белка и Стрелка, а также 40 мышей и 2 крысы. Они стали первыми живыми существами, побывавшими в космосе и вернувшимися на Землю. Илл. из fb.ru.

5. Хаббл (США, 24.04.1990). Космический телескоп, работающий на орбите высотой 500 км с 1990 года и сделавший ряд важных открытий. С момента запуска телескоп сделал более миллиона фотографий небесных объектов и передал около 50 терабайт информации. К «Хабблу» летали четыре экспедиции на космических кораблях «Спейс Шаттл», проводя ремонт, обслуживание и переоснащение телескопа. Илл. NASA/ESA.

6. Кеплер (США, 07.03.2009). Первый космический телескоп, созданный для поиска планет около других звёзд (экзопланет) транзитным методом. Проработав на орбите с 2009 по 2013 год, «Кеплер» обнаружил более 3500 кандидатов в экзопланеты, некоторые из которых по размерам сопоставимы с Землёй. Илл. İzlesene.com.

Исследование Луны


7. Луна-1 («Мечта») (СССР, 02.01.1959). Первая автоматическая межпланетная станция, достигшая второй космической скорости и ставшая искусственным спутником Солнца. Илл. RIAN_archive / Alexander Mokletsov.

8. Луна-2 (СССР, 12.09.1959). Первая в мире станция, которая достигла поверхности Луны. «Луна-2» несла на борту вымпелы с изображением герба СССР. Илл. agenciasinc.es.

9. Луна-3 (СССР, 04.10.1959). Советская межпланетная станция, впервые сфотографировавшая обратную, не видимую с Земли, сторону Луны. Илл. polymus.ru / Thngs.

10. Рейнджер-7 (США, 28.07.1964). Первый успешный аппарат серии «Рейнджер», передавший снимки лунной поверхности с близкого расстояния. Илл. NASA.

11. Луна-9 (СССР, 31.01.1966). Первый космический аппарат в истории освоения космоса, который совершил мягкую посадку на поверхность Луны и передал на Землю панорамы лунной поверхности. Илл. NASA.

12. Луна-10 (СССР, 31.03.1966). Впервые в мире межпланетная станция вышла на орбиту вокруг Луны и получила данные о её химическом составе. Илл. Pline.


13. Сервейер-1 (США, 30.05.1966). Первый американский спускаемый аппарат, совершивший мягкую посадку на Луну. Сервейер-1 передал на Землю более 11 тысяч фотоснимков лунной поверхности. Илл. NASA.

14. Сервейер-3 (США, 17.04.1967). Второй благополучно прилунившийся американский аппарат. Впервые имел на борту устройство для сбора и анализа грунта. 3 ноября 1969 года рядом с «Сервейер-3» приземлился лунный модуль корабля Аполлон-12. Астронавты Конрад и Бин достигли аппарата и сняли с него около 10 кг деталей, включая телекамеру. Эти предметы были возвращены на Землю для исследований. Илл. NASA.

15. Зонд-5 (СССР, 15.09.1968). Первый космический аппарат, облетевший вокруг Луны и вернувшийся на Землю. На борту находились черепахи, дрозофилы, бактерии и другие живые существа, а также семена. Илл. А. Г. Шлядинского.

16. Луна-16 (СССР, 12.09.1970). Первая межпланетная станция, доставившая на Землю образцы лунного грунта массой 101 грамм. Илл. Bembmv.

17. Луна-17 и Луноход-1 (СССР, 15.11.1970). Станция «Луна-17» доставила на лунную поверхность самоходный аппарат «Луноход-1». Луноход проработал на Луне одиннадцать лунных дней (10,5 земных месяцев) и проехал 10540 м. Илл. NASA.

18. Луна-21 и Луноход-2 (СССР, 08.01.1973). Луноход-2, надёжнее и совершеннее своего предшественника, был доставлен на Луну станцией «Луна-21». За четыре месяца работы прошёл 42 километра, передал на Землю 86 панорам и около 80 000 кадров телесъёмки, но его дальнейшей работе помешал перегрев аппаратуры внутри корпуса. Илл. Hayk.


19. Луна-24 (СССР, 09.08.1976). Последняя советская станция, исследовавшая Луну. Доставила на Землю 170 граммов лунного грунта, исследовав который учёные получили убедительное доказательство наличия на Луне воды. Илл. Svobodat.

Исследование Венеры

20. Маринер-2 (США, 27.08.1962). Первая автоматическая межпланетная станция, исследовавшая Венеру с пролётной траектории. На основе полученных станцией данных была подтверждена теория об экстремально горячей атмосфере планеты. Илл. NASA.

21. Венера-3 (СССР, 16.11.1965). Стала первым земным аппаратом, достигшим поверхности другой планеты. Станция «Венера-3» состояла из орбитального отсека и спускаемого аппарата. Получить данные о Венере не удалось, так как вышла из строя система управления, но было изучено межпланетное пространство. Илл. interris.it.

22. Венера-4 (СССР, 12.06.1967). Станция впервые доставила спускаемый аппарат в атмосферу Венеры, который передал данные о плотности, давления и химическом составе, пока не разрушился из-за высокого давления. Илл. laspace.ru.

23. Венера-7 (СССР, 17.08.1970). Мягкую посадку на поверхность Венеры впервые удалось осуществить спускаемому аппарату «Венеры-7». Информация от него поступала в течение 53 минут, в том числе — 20 минут с поверхности. По результатам измерений, проведённых на спускаемом аппарате станции «Венера-7», были рассчитаны значения давления (в 90 ±15 раз выше, чем на Земле) и температуры на поверхности Венеры (475 ±20 °C). Илл. behance.net.


24. Венера-9 (СССР, 08.06.1975). Станция «Венера-9» стала первой на орбите вокруг Венеры. Её спускаемый аппарат после мягкой посадки впервые передал панораму венерианской поверхности и провёл исследования поверхностных пород. Илл. историк.рф.

25. Венера-13 (СССР, 30.10.1981). Посадочный аппарат станции после мягкой посадки на поверхность Венеры передал панорамное изображение окружающего венерианского пейзажа и провёл исследование грунта с помощью спектрометра. Илл. latest.raycassel.com.

26. Пионер-Венера-1 (США, 20.05.1978). Аппарат провёл радиолокационное картографирование Венеры, а также обнаружил частые грозовые разряды в атмосфере планеты. Илл. NASA.

27. Магеллан (США, 04.05.1989). Аппарат впервые осуществил подробное и полномасштабное радиолокационное картографирование Венеры и исследовал её гравитационное поле. Илл. NASA.

Исследование Марса

28. Маринер-4 (США, 28.11.1964). Первый космический аппарат, сфотографировавший Марс с близкого расстояния. Илл. NASA.


29. Марс-3 (СССР, 28.05.1971). Спускаемый аппарат станции «Марс-3» совершил первую мягкую посадку на Марс. Передача данных началась через 1,5 минуты после посадки, но прекратилась через 14,5 секунд. Илл. NASA.

30. Маринер-9 (США, 30.05.1971). Аппарат «Маринер-9» стал первым искусственным спутником Марса. Он передал больше 7 тысяч снимков. Данные, полученные «Маринером-9» стали основой для планирования будущих полётов автоматических станций к Красной планете. Илл. NASA.

31. Марс-6 (СССР, 05.08.1973). Посадочный аппарат станции «Марс-6» провёл первые прямые измерения состава атмосферы, давления и температуры планеты во время снижения на парашюте. Илл. zelenyikot.livejournal.com.

32. Викинг-1 (США, 20.08.1975). Посадочный модуль станции «Викинг-1» стал первым аппаратом, совершившим успешную посадку на поверхность Марса и полностью выполнившим программу исследований. Илл. NASA.

33. Mars Pathfinder (США, 04.12.1996). Автоматическая станция «Mars Pathfinder» доставила первый работоспособный марсоход, «Соджорнер». Всего было передано 16,5 тысяч снимков камеры марсианской станции и 550 снимков камер марсохода, проведено 15 анализов пород. Илл. NASA.

34. Марсоход «Спирит» (США, 10.09.2003). «Спирит» – первый марсоход космического агентства НАСА, запущенный США в рамках проекта Mars Exploration Rover. «Спирит» проехал 7,73 км вместо запланированных 600 м, что позволило сделать более обширные анализы геологических пород Марса. Илл. NASA.

35. Марсоход «Оппортьюнити» (США, 08.07.2003). «Оппортьюнити» – второй марсоход космического агентства НАСА, запущенный США в рамках проекта Mars Exploration Rover. По состоянию на август 2017 года марсоход проехал 45 км и продолжает свою работу. Илл. NASA.

36. Феникс (США, 04.08.2007). «Феникс» стал первым аппаратом, успешно совершившим посадку в полярном регионе Марса. Главным научным результатом миссии стало обнаружение льда под тонким слоем грунта. Илл. NASA.

37. Марсоход «Кьюриосити» (США, 26.11.2011). Марсоход «Кьюриосити» – это автономная химическая лаборатория, превосходящая по размерам и массе все предыдущие марсоходы. Аппарат проводит бурения и анализ грунта. На 2017 год «Кьюриосити» преодолел более 16 км и продолжает работу. Илл. NASA/JPL-Caltech.

Исследование Меркурия

38. Маринер-10 (США, 03.11.1973). «Маринер-10» стал первым аппаратом, облетевшим Меркурий. Совершив гравитационный манёвр около Венеры, «Маринер-10» трижды сближался с Меркурием, а также впервые измерил магнитное поле и температуру планеты. Илл. NASA.

39. Мессенджер (США, 03.08.2004). Станция «Мессенджер» стала первым искусственным спутником Меркурия, проведя исследования магнитосферы планеты и сделав более 277 тысяч снимков. В 2015 году «Мессенджер» завершил миссию и упал на Меркурий. Илл. NASA.

Исследование планет-гигантов и дальнего космоса

40. Пионер-10 (США, 03.03.1972). «Пионер-10» – первая автоматическая межпланетная станция, пролетевшая вблизи Юпитера. Была уточнена масса планеты, изучена её атмосфера и крупнейшие спутники. Последний успешный приём данных от «Пионера-10» состоялся 27 апреля 2002 года. Илл. Rick Guidice / NASA.

41. Пионер-11 (США, 06.04.1973). «Пионер-11» стал первым аппаратом, совершившим пролёт около Сатурна. Проведены исследования магнитосферы планеты, а также её спутников. Последний сигнал от «Пионер-11» был получен 30 сентября 1995 года. Илл. NASA Ames.

42. Вояджер-1 (США, 05.09.1977). Космический аппарат «Вояджер-1» – самый удалённый от нас и самый быстрый рукотворный объект. Его скорость составляет 17 км/с. Сейчас он находится на расстоянии 21 миллиард километров от Земли. «Вояджер-1» исследовал с пролётной траектории Юпитер и Сатурн. Часть научных приборов продолжает работать до сих пор. Илл. NASA.

43. Вояджер-2 (США, 20.08.1977). «Вояджер-2» – первый и на сегодняшний день единственный космический аппарат, пролетевший мимо всех планет-гигантов. Ему принадлежит открытие колец у Урана и Нептуна. «Вояджер-2», как и «Вояджер-1», продолжает передавать данные. Илл. NASA/JPL.

44. Галилео (США, 18.10.1989). Автоматическая станция «Галилео» исследовала Юпитер и его спутники. Впервые в атмосферу планеты-гиганта был сброшен зонд. В поясе астероидов «Галилео» открыл спутник у астероида Ида. Илл. NASA.

45. Кассини-Гюйгенс (США и ЕС, 15.10.1997). Космический аппарат «Кассини» стал первым искусственным спутником Сатурна. Посадочный зонд «Гюйгенс» впервые совершил мягкую посадку на спутник Сатурна Титан. Полученные данные дали возможность предположить, что на Титане возможна жизнь. Чтобы не заразить спутники земной жизнью, в сентябре 2017 года аппарат «Кассини», истративший всё своё топливо, был разрушен в атмосфере Сатурна. Илл. NASA/JPL-Caltech.

46. Новые Горизонты (США, 19.01.2006). Автоматическая станция «Новые Горизонты» впервые изучила карликовую планету Плутон и её спутники. Миссия аппарата не закончена, и в 2019 году ожидается пролёт мимо другого карликового объекта в поясе Койпера. Илл. NASA.

Исследование малых тел

47. Международный исследователь комет (США и ЕС, 12.08.1978). Этот космический аппарат после запуска исследовал солнечный ветер и магнитосферу Земли, а потом был направлен к комете Джакобини – Циннера и комете Галлея, и стал первым космическим кораблем, пролетевшим сквозь хвост кометы. Илл. NASA.

48. Вега-1 (СССР, 15.12.1984). Автоматическая станция «Вега-1» сбросила в атмосферу Венеры атмосферный аэростатический зонд, после чего сблизилась с кометой Галлея и передала около 70 изображений её ядра, а также характеристики пыли в хвосте кометы. Илл. Daderot.

49. Джотто (ЕС, 02.07.1985). Космический аппарат «Джотто» исследовал комету Галлея, пройдя на рекордном от неё расстоянии, в результате чего получил повреждения от частиц кометы. Позже «Джотто» исследовал комету Григга – Скьеллерупа. Илл. Andrzej Mirecki.

50. NEAR Shoemaker (США, 17.02.1996). «Near Earth Asteroid Rendezvous Shoemaker» исследовал астероид Эрос. Аппарат стал первым искусственным спутником астероида и первым искусственным объектом, совершившим мягкую посадку на астероид. Илл. NASA.

51. Розетта и Филы (ЕС, 02.03.2004). Окончание миссии: 30.09.2016. Автоматическая станция «Розетта» впервые вышла на орбиту кометы Чурюмова — Герасименко и исследовала её. Спускаемый зонд «Филы» совершил первую в истории посадку на комету. Илл. European Space Agency.

52. Стардаст (США, 07.02.1999). Космический аппарат «Стардаст» исследовал комету Вильда и впервые доставил на Землю образцы вещества хвоста кометы. Илл. NASA/JPL.

53. Хаябуса (Япония, 09.05.2003). Космический аппарат «Хаябуса» сблизился с астероидом Итокава, взял образцы грунта и через несколько лет вернул их на Землю. Илл. Jgarry.

54. Дип Импакт (США, 12.01.2005). При исследовании кометы Темпеля 1 автоматическая станция «Дип Импакт» сбросила на неё ударный зонд и исследовала выброшенное при столкновении вещество. Таким образом, были полученные данные о химическом составе кометы. Илл. NASA/JPL.

55. Dawn (США, 27.09.2007). Автоматическая станция «Dawn» изучала астероид Веста и карликовую планету Церера, находясь на их орбитах. Илл. NASA.

Исследование Солнца и межпланетного пространства

56. Пионер-5 (США, 11.03.1960). Благодаря переданным «Пионером-5» данным было впервые установлено существование межпланетных магнитных полей. Илл. NASA.

57. Гелиос-B (ЕС и США, 15.01.1976). Аппарат «Гелиос-В» достиг рекордного сближения с Солнцем (43 миллиона км). Илл. 3.bp.blogspot.com.

58. Улисс (США и ЕС, 06.10.1990). Космический аппарат «Улисс» является первым аппаратом, изучающим Солнце со стороны полюсов. Это позволило построить более точную модель околосолнечного пространства. Илл. G.Erickson/NASA/ESA.

59. Genesis (США, 08.08. 2001). Космический аппарат «Genesis», собрав образцы солнечного ветра, впервые в истории доставил их на Землю. Илл. NASA/JPL.

60. STEREO (США, 26.10.2006). Два одинаковых спутника «STEREO» исследуют Солнце из двух разных точек, используя стереоскопический эффект, что позволяет лучше изучать солнечную активность и предсказывать «космическую погоду». Илл. NASA.

Источник: xn—-stb8d.xn--p1ai

Общие сведения

Естественные спутники планет Солнечной системы с давних времен вызывали живой интерес у астрономов. По сегодняшний день ученые занимаются их изучением. Что же представляют собой эти космические объекты?

Естественные спутники планет – это космические тела естественного происхождения, которые вращаются вокруг планет. Наиболее интересными для нас представляются естественные спутники планет Солнечной системы, так как они находятся в непосредственной близости от нас.

В Солнечной системе всего две планеты не имеют естественных спутников. Это Венера и Меркурий. Хотя предполагается, что ранее у Меркурия естественные спутники были, однако данная планета в процессе своей эволюции их лишилась. Что касается остальных планет Солнечной системы, то каждая из них имеет как минимум один естественный спутник. Самый известный из них – Луна, которая является верным космическим попутчиком нашей планеты. Марс имеет 2 спутника, Юпитер – 79, Сатурн – 62, Уран – 27, Нептун – 14. В числе этих спутников мы можем обнаружить, как весьма непримечательные объекты, состоящие в основном из камня, так и весьма интересные экземпляры, которые заслуживают отдельного внимания, и о которых мы будем говорить ниже.

Классификация спутников

Ученые разделяют спутники планет на два вида: спутники искусственного происхождения и естественного. Спутники искусственного происхождения или, как их еще называют, искусственные спутники – это космические аппараты, созданные людьми, которые позволяют наблюдать за планетой, около которой они вращаются, а также другими астрономическими объектами из космоса. Обычно искусственные спутники используются для наблюдения за погодой, радиотрансляции, изменениями рельефа поверхности планеты, а также в военных целях.

Следует отметить, что спутники искусственного происхождения есть не только у Земли, как считают многие люди. Более десятка искусственных спутников, созданных человечеством, вращается вокруг двух ближайших к нам планет – Венеры и Марса. Они позволяют наблюдать за климатическими условиями, изменением рельефа, а также получать прочую актуальную информацию касательно наших космических соседей.

Вторая категория спутников – естественные спутники планет, представляет для нас огромный интерес в этой статье. Естественные спутники отличаются от искусственных тем, что они были созданы не человеком, а самой природой. Считается, что большинство спутников Солнечной системы – это астероиды, которые были захвачены гравитационными силами планет этой системы. Впоследствии астероиды приняли шарообразную форму и в результате стали вращаться вокруг планеты, которая их захватила, в качестве постоянного компаньона. Существует также теория, которая говорит о том, что естественные спутники планет – это осколки самих этих планет, которые по тем или иным причинам откололись от самой планеты в процессе ее формирования. Кстати, согласно этой теории так возник естественный спутник Земли – Луна. Данную теорию подтверждает химический анализ состава Луны. Он показал, что химический состав спутника практически не отличается от химического состава нашей планеты, где присутствуют те же химические соединения, что и на Луне.

Интересные факты о самых интересных спутниках

Одним из интереснейших естественных спутников планет Солнечной системы является Харон – естественный спутник Плутона. Харон, в сравнении с Плутоном, настолько огромен, что многие астрономы называют эти два космических объекта не иначе, как двойной карликовой планетой. Планета Плутон всего в два раза больше своего естественного спутника.

Живой интерес астрономов вызывает естественный спутник Сатурна – Титан. Большинство естественных спутников планет Солнечной системы состоят в основном изо льда, камня или обеих этих составляющих, в результате чего у них отсутствует атмосфера. Однако у Титана эта атмосфера есть, причем достаточно плотная, а также озера из жидких углеводородов.

Еще один естественный спутник, который дает надежду ученым на обнаружение внеземных форм жизни, является спутник Юпитера – Европа. Считается, что под толстым слоем льда, который покрывает спутник, находится океан, внутри которого действуют термальные источники – точно такие же, как и на Земле. Поскольку некоторые глубоководные формы жизни на Земле существуют благодаря этим источникам, то считается, что схожие формы жизни могут существовать и на Титане.

У планеты Юпитер есть еще один интересный естественный спутник – Ио. Ио – это единственный спутник планеты Солнечной системы, на котором ученые-астрофизики впервые обнаружили действующие вулканы. Именно по этой причине он представляет особый интерес для исследователей космоса.

Источник: SpaceGid.com

Что такое спутник?

Спутник — это любой объект, который движется по кривой вокруг планеты. Луна — это естественный спутник Земли, также рядом с Землей находится множество спутников, сделанных руками человека, так сказать, искусственных. Путь, по которому следует спутник, это орбита, иногда принимающая форму окружности.

Чтобы понять, почему спутники движутся таким образом, мы должны навестить нашего друга Ньютона. Он предположил, что сила гравитации существует между двумя любыми объектами во Вселенной. Если бы этой силы не было, спутники, летящие вблизи планеты, продолжали бы свое движение с одной скоростью и в одном направлении — по прямой. Эта прямая — инерционный путь спутника, который, однако, уравновешивается сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.

Иногда орбита спутника выглядит как эллипс, приплюснутый круг, который проходит вокруг двух точек, известных как фокусы. В этом случае работают все те же законы движения, разве что планеты расположены в одном из фокусов. В результате, чистая сила, приложенная к спутнику, не проходит равномерно по всему его пути, и скорость спутника постоянно меняется. Он движется быстро, когда находится ближе всего к планете — в точке перигея (не путать с перигелием), и медленнее, когда находится дальше от планеты — в точке апогея.

Спутники бывают самых разных форм и размеров и выполняют самые разнообразные задачи.

  • Метеорологические спутники помогают метеорологам прогнозировать погоду или видеть, что происходит с ней в данный момент. Геостационарный эксплуатационный экологический спутник (GOES) представляет хороший пример. Эти спутники обычно включают камеры, которые демонстрируют погоду Земли.
  • Спутники связи позволяют телефонным разговорам ретранслироваться через спутник. Наиболее важной особенностью спутника связи является транспондер — радио, которое получает разговор на одной частоте, а после усиливает его и передает обратно на Землю на другой частоте. Спутник обычно содержит сотни или тысячи транспондеров. Спутники связи, как правило, геосинхронные (об этом позже).
  • Телевизионные спутники передают телевизионные сигналы из одной точки в другую (по аналогии со спутниками связи).
  • Научные спутники, как некогда космический телескоп Хаббла, выполняют все виды научных миссий. Они наблюдают за всем — от солнечных пятен до гамма-лучей.
  • Навигационные спутники помогают летать самолетам и плавать кораблям. GPS NAVSTAR и спутники ГЛОНАСС — яркие представители.
  • Спасательные спутники реагируют на сигналы бедствия.
  • Спутники наблюдения за Землей отмечают изменения — от температуры до ледяных шапок. Наиболее известные — серия Landsat.

Военные спутники также находятся на орбите, но большая часть их работы остается тайной. Они могут ретранслировать зашифрованные сообщения, осуществлять наблюдение за ядерным оружием, передвижениями противника, предупреждать о запусках ракет, прослушивать сухопутное радио, осуществлять радиолокационную съемку и картографирование.

Когда были изобретены спутники?

Возможно, Ньютон в своих фантазиях и запускал спутники, но прежде чем мы на самом деле совершили этот подвиг, прошло немало времени. Одним из первых визионеров был писатель-фантаст Артур Кларк. В 1945 году Кларк предположил, что спутник может быть размещен на орбите так, что будет двигаться в том же направлении и с той же скоростью, что и Земля. Так называемые геостационарные спутники можно было бы использовать для связи.

Ученые не понимали Кларка — до 4 октября 1957 года. Тогда Советский Союз запустил «Спутник-1», первый искусственный спутник, на орбиту Земли. «Спутник» был 58 сантиметров в диаметре, весил 83 килограмма и был выполнен в форме шарика. Хотя это было замечательное достижение, содержание «Спутника» было скудным по сегодняшним меркам:

  • термометр
  • батарея
  • радиопередатчик
  • газообразный азот, который был под давлением внутри спутника

На внешней стороне «Спутника» четыре штыревые антенны передавали на коротковолновой частоте выше и ниже нынешнего стандарта (27 МГц). Станции слежения на Земле поймали радиосигнал и подтвердили, что крошечный спутник пережил запуск и успешно вышел на курс вокруг нашей планеты. Месяцем позже Советский Союз запустил на орбиту «Спутник-2». Внутри капсулы была собака Лайка.

В декабре 1957 года, отчаянно пытаясь идти в ногу со своими противниками по холодной войне, американские ученые попытались вывести спутник на орбиту вместе с планетой Vanguard. К сожалению, ракета разбилась и сгорела еще на стадии взлета. Вскоре после этого, 31 января 1958 года, США повторили успех СССР, приняв план Вернера фон Брауна, который заключался в выводе спутника Explorer-1 с ракетой U.S. Redstone. Explorer-1 нес инструменты для обнаружения космических лучей и обнаружил в ходе эксперимента Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы, что космических лучей гораздо меньше, чем ожидалось. Это привело к открытию двух тороидальных зон (в конечном счете названных в честь Ван Аллена), наполненных заряженными частицами, захваченными магнитным полем Земли.

Воодушевленные этими успехами, некоторые компании начали разрабатывать и запускать спутники в 60-х годах. Одной из них была Hughes Aircraft вместе со звездным инженером Гарольдом Розеном. Розен возглавил команду, которая воплотила идею Кларка — спутник связи, размещенный на орбите Земли таким образом, что мог отражать радиоволны из одного места в другое. В 1961 году NASA заключило контракт с Hughes, чтобы построить серию спутников Syncom (синхронная связь). В июле 1963 года Розен и его коллеги увидели, как Syncom-2 взлетел в космос и вышел на грубую геосинхронную орбиту. Президент Кеннеди использовал новую систему, чтобы поговорить с премьер-министром Нигерии в Африке. Вскоре взлетел и Syncom-3, который на самом деле мог транслировать телевизионный сигнал.

Эпоха спутников началась.

Какая разница между спутником и космическим мусором?

Технически, спутник это любой объект, который вращается вокруг планеты или меньшего небесного тела. Астрономы классифицируют луны как природные спутники, и на протяжении многих лет они составили список из сотен таких объектов, обращающихся вокруг планет и карликовых планет нашей Солнечной системы. К примеру, насчитали 67 лун Юпитера. И до сих пор продолжают находить новые луны.

Техногенные объекты, вроде «Спутника» и Explorer, также можно классифицировать как спутники, поскольку они, как и луны, вращаются вокруг планеты. К сожалению, человеческая активность привела к тому, что на орбите Земли оказалось огромное количество мусора. Все эти куски и обломки ведут себя как и крупные ракеты — вращаются вокруг планеты на высокой скорости по круговому или эллиптическому пути. В строгом толковании определения можно каждый такой объект определить как спутник. Но астрономы, как правило, считают спутниками те объекты, которые выполняют полезную функцию. Обломки металла и другой хлам попадают в категорию орбитального мусора.

Орбитальный мусор поступает из многих источников:

  • Взрыв ракеты, который производит больше всего хлама.
  • Астронавт расслабил руку — если астронавт ремонтирует что-то в космосе и упускает гаечный ключ, тот потерян навсегда. Ключ выходит на орбиту и летит со скоростью около 10 км/с. Если он попадет в человека или в спутник, результаты могут быть катастрофическими. Крупные объекты, вроде МКС, представляют собой большую мишень для космического мусора.
  • Выброшенные предметы. Части пусковых контейнеров, шапки объективов камер и так далее.

NASA вывело специальный спутник под названием LDEF для изучения долгосрочных эффектов от столкновения с космическим мусором. За шесть лет инструменты спутника зарегистрировали около 20 000 столкновений, некоторые из которых были вызваны микрометеоритами, а другие орбитальным мусором. Ученые NASA продолжают анализировать данные LDEF. А вот в Японии уже планируют развернуть гигантскую сеть для отлова космического мусора.

Что внутри обычного спутника?

Спутники бывают разных форм и размеров и выполняют множество различных функций, однако все, в принципе, похожи. Все они имеют металлический или композитный каркас и тело, которое англоязычные инженеры называют bus, а русские — космической платформой. Космическая платформа собирает все вместе и обеспечивает достаточно мер, чтобы инструменты пережили запуск.

У всех спутников есть источник питания (обычно солнечные батареи) и аккумуляторы. Массивы солнечных батарей позволяют заряжать аккумуляторы. Новейшие спутники включают и топливные элементы. Энергия спутников очень дорога и крайне ограничена. Ядерные элементы питания обычно используются для отправки космических зондов к другим планетам.

У всех спутников есть бортовой компьютер для контроля и мониторинга различных систем. У всех есть радио и антенна. Как минимум, у большинства спутников есть радиопередатчик и радиоприемник, поэтому экипаж наземной команды может запросить информацию о состоянии спутника и наблюдать за ним. Многие спутники позволяют массу различных вещей: от изменения орбиты до перепрограммирования компьютерной системы.

Как и следовало ожидать, собрать все эти системы воедино — непростая задача. Она занимает годы. Все начинается с определения цели миссии. Определение ее параметров позволяет инженерам собрать нужные инструменты и установить их в правильном порядке. Как только спецификация утверждена (и бюджет), начинается сборка спутника. Она происходит в чистой комнате, в стерильной среде, что позволяет поддерживать нужную температуру и влажность и защищать спутник во время разработки и сборки.

Искусственные спутники, как правило, производятся на заказ. Некоторые компании разработали модульные спутники, то есть конструкции, сборка которых позволяет устанавливать дополнительные элементы согласно спецификации. К примеру, у спутников Boeing 601 было два базовых модуля — шасси для перевозки двигательной подсистемы, электроника и батареи; и набор сотовых полок для хранения оборудования. Эта модульность позволяет инженерам собирать спутники не с нуля, а с заготовки.

Как спутники запускаются на орбиту?

Сегодня все спутники выводятся на орбиту на ракете. Многие перевозят их в грузовом отделе.

В большинстве запусков спутников запуск ракеты происходит прямо вверх, это позволяет быстрее провести ее через толстый слой атмосферы и минимизировать расход топлива. После того, как ракета взлетает, механизм управления ракеты использует инерциальную систему наведения для расчета необходимых корректировок сопла ракеты, чтобы обеспечить нужный наклон.

После того как ракета выходит в разреженный воздух, на высоту около 193 километров, система навигации выпускает небольшие ракетки, чего достаточно для переворота ракеты в горизонтальное положение. После этого выпускается спутник. Небольшие ракеты выпускаются снова и обеспечивают разницу в расстоянии между ракетой и спутником.

Орбитальная скорость и высота

Ракета должна набрать скорость в 40 320 километров в час, чтобы полностью сбежать от земной гравитации и улететь в космос. Космическая скорость куда больше, чем нужно спутнику на орбите. Они не избегают земной гравитации, а находятся в состоянии баланса. Орбитальная скорость — это скорость, необходимая для поддержания баланса между гравитационным притяжением и инерциальным движением спутника. Это примерно 27 359 километров в час на высоте 242 километра. Без гравитации инерция унесла бы спутник в космос. Даже с гравитацией, если спутник будет двигаться слишком быстро, его унесет в космос. Если спутник будет двигаться слишком медленно, гравитация притянет его обратно к Земле.

Орбитальная скорость спутника зависит от его высоты над Землей. Чем ближе к Земле, тем быстрее скорость. На высоте в 200 километров орбитальная скорость составляет 27 400 километров в час. Для поддержания орбиты на высоте 35 786 километров спутник должен обращаться со скорость 11 300 километров в час. Эта орбитальная скорость позволяет спутнику делать один облет в 24 часа. Поскольку Земля также вращается 24 часа, спутник на высоте в 35 786 километров находится в фиксированной позиции относительно поверхности Земли. Эта позиция называется геостационарной. Геостационарная орбита идеально подходит для метеорологических спутников и спутников связи.

В целом, чем выше орбита, тем дольше спутник может оставаться на ней. На низкой высоте спутник находится в земной атмосфере, которая создает сопротивление. На большой высоте нет практически никакого сопротивления, и спутник, как луна, может находиться на орбите веками.

Типы спутников

На земле все спутники выглядят похоже — блестящие коробки или цилиндры, украшенные крыльями из солнечных панелей. Но в космосе эти неуклюжие машины ведут себя совершенно по-разному в зависимости от траектории полета, высоты и ориентации. В результате, классификация спутников превращается в сложное дело. Один из подходов — определение орбиты аппарата относительно планеты (обычно Земли). Напомним, что существует две основных орбиты: круговая и эллиптическая. Некоторые спутники начинают по эллипсу, а потом выходят на круговую орбиту. Другие движутся по эллиптическому пути, известному как орбита «Молния». Эти объекты, как правило, кружат с севера на юг через полюсы Земли и завершают полный облет за 12 часов.

Полярно-орбитальные спутники также проходят через полюсы с каждым оборотом, хотя их орбиты менее эллиптические. Полярные орбиты остаются фиксированными в космосе, в то время как вращается Земля. В результате, большая часть Земли проходит под спутником на полярной орбите. Поскольку полярные орбиты дают прекрасный охват планеты, они используются для картографирования и фотографии. Синоптики также полагаются на глобальную сеть полярных спутников, которые облетают наш шар за 12 часов.

Можно также классифицировать спутники по их высоте над земной поверхностью. Исходя из этой схемы, есть три категории:

  • Низкая околоземная орбита (НОО) — НОО-спутники занимают область пространства от 180 до 2000 километров над Землей. Спутники, которые движутся близко к поверхности Земли, идеально подходят для проведения наблюдений, в военных целях и для сбора информации о погоде.
  • Средняя околоземная орбита (СОО) — эти спутники летают от 2000 до 36 000 км над Землей. На этой высоте хорошо работают навигационные спутники GPS. Примерная орбитальная скорость — 13 900 км/ч.
  • Геостационарная (геосинхронная) орбита — геостационарные спутники двигаются вокруг Земли на высоте, превышающей 36 000 км и на той же скорости вращения, что и планета. Поэтому спутники на этой орбите всегда позиционируются к одному и тому же месту на Земле. Многие геостационарные спутники летают по экватору, что породило множество «пробок» в этом регионе космоса. Несколько сотен телевизионных, коммуникационных и погодных спутников используют геостационарную орбиту.

И наконец, можно подумать о спутниках в том смысле, где они «ищут». Большинство объектов, отправленных в космос за последние несколько десятилетий, смотрят на Землю. У этих спутников есть камеры и оборудование, которое способно видеть наш мир в разных длинах волн света, что позволяет насладиться захватывающим зрелищем в ультрафиолетовых и инфракрасных тонах нашей планеты. Меньше спутников обращают свой взгляд к пространству, где наблюдают за звездами, планетами и галактиками, а также сканируют объекты вроде астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей.

Известные спутники

До недавнего времени спутники оставались экзотическими и сверхсекретными приборами, которые использовались в основном в военных целях для навигации и шпионажа. Теперь они стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Благодаря им, мы узнаем прогноз погоды (хотя синоптики ой как часто ошибаются). Мы смотрим телевизоры и работаем с Интернетом также благодаря спутникам. GPS в наших автомобилях и смартфонах позволяет добраться до нужного места. Стоит ли говорить о неоценимом вкладе телескопа «Хаббл» и работы космонавтов на МКС?

Однако есть настоящие герои орбиты. Давайте с ними познакомимся.

  1. Спутники Landsat фотографируют Землю с начала 1970-х годов, и по части наблюдений за поверхностью Земли они рекордсмены. Landsat-1, известный в свое время как ERTS (Earth Resources Technology Satellite) был запущен 23 июля 1972 года. Он нес два основных инструмента: камеру и многоспектральный сканер, созданный Hughes Aircraft Company и способный записывать данные в зеленом, красном и двух инфракрасных спектрах. Спутник делал настолько шикарные изображения и считался настолько успешным, что за ним последовала целая серия. NASA запустило последний Landsat-8 в феврале 2013 года. На этом аппарате полетели два наблюдающих за Землей датчика, Operational Land Imager и Thermal Infrared Sensor, собирающие многоспектральные изображения прибрежных регионов, полярных льдов, островов и континентов.
  2. Геостационарные эксплуатационные экологические спутники (GOES) кружат над Землей на геостационарной орбите, каждый отвечает за фиксированную часть земного шара. Это позволяет спутникам внимательно наблюдать за атмосферой и выявлять изменения погодных условий, которые могут привести к торнадо, ураганам, паводкам и грозовым штормам. Также спутники используются для оценки сумм осадков и накопления снегов, измерения степени снежного покрова и отслеживания передвижений морского и озерного льда. С 1974 года на орбиту было выведено 15 спутников GOES, но одновременно за погодой наблюдают только два спутника GOES «Запад» и GOES «Восток».
  3. Jason-1 и Jason-2 сыграли ключевую роль в долгосрочном анализе океанов Земли. NASA запустило Jason-1 в декабре 2001 года, чтобы заменить им спутник NASA/CNES Topex/Poseidon, который работал над Землей с 1992 года. На протяжении почти тринадцати лет Jason-1 измерял уровень моря, скорость ветра и высоту волн более 95 % свободных от льда земных океанов. NASA официально списало Jason-1 3 июля 2013 года. В 2008 году на орбиту вышел Jason-2. Он нес высокоточные инструменты, позволяющие измерять дистанцию от спутника до поверхности океана с точностью в несколько сантиметров. Эти данные, помимо ценности для океанологов, предоставляют обширный взгляд на поведение мировых климатических паттернов.

Сколько стоят спутники?

После «Спутника» и Explorer, спутники стали больше и сложнее. Возьмем, к примеру, TerreStar-1, коммерческий спутник, который должен был обеспечить передачу мобильных данных в Северной Америке для смартфонов и подобных устройств. Запущенный в 2009 году TerreStar-1 весил 6910 килограмм. И будучи полностью развернутым, он раскрывал 18-метровую антенну и массивные солнечные батареи с размахом крыльев в 32 метра.

Строительство такой сложной машины требует массы ресурсов, поэтому исторически только правительственные ведомства и корпорации с глубокими карманами могли войти в спутниковый бизнес. Большая часть стоимости спутника лежит в оборудовании — транспондерах, компьютерах и камерах. Обычный метеорологический спутник стоит около 290 миллионов долларов. Спутник-шпион обойдется на 100 миллионов долларов больше. Добавьте к этому стоимость содержания и ремонта спутников. Компании должны платить за пропускную полосу спутника так же, как владельцы телефонов платят за сотовую связь. Обходится иногда это более чем в 1,5 миллиона долларов в год.

Другим важным фактором является стоимость запуска. Запуск одного спутника в космос может обойтись от 10 до 400 миллионов долларов, в зависимости от аппарата. Ракета Pegasus XL может поднять 443 килограмма на низкую околоземную орбиту за 13,5 миллиона долларов. Запуск тяжелого спутника потребует большей подъемной силы. Ракета Ariane 5G может вывести на низкую орбиту 18 000-килограммовый спутник за 165 миллионов долларов.

Несмотря на затраты и риски, связанные с постройкой, запуском и эксплуатацией спутников, некоторые компании сумели построить целый бизнес на этом. К примеру, Boeing. В 2012 году компания доставила в космос около 10 спутников и получила заказы на более чем семь лет, что принесло ей почти 32 миллиарда долларов дохода.

Будущее спутников

Спустя почти пятьдесят лет после запуска «Спутника», спутники, как и бюджеты, растут и крепнут. США, к примеру, потратили почти 200 миллиардов долларов с начала военной спутниковой программы и теперь, несмотря на все это, обладает флотом стареющих аппаратов, ожидающих своей замены. Многие эксперты опасаются, что строительство и развертывание крупных спутников просто не может существовать на деньги налогоплательщиков. Решением, которое может перевернуть все с ног на голову, остаются частные компании, вроде SpaceX, Virgin Galactic и другие, которых явно не постигнет бюрократический застой, как NASA, NRO и NOAA.

Другое решение — сокращение размера и сложности спутников. Ученые Калтеха и Стэнфордского университета с 1999 года работают над новым типом спутника CubeSat, в основе которого лежат строительные блоки с гранью в 10 сантиметров. Каждый куб содержит готовые компоненты и может объединиться с другими кубиками, чтобы повысить эффективность и снизить нагрузку. Благодаря стандартизации дизайна и сокращению расходов на создание каждого спутника с нуля, один CubeSat может стоить всего 100 000 долларов.

В апреле 2013 года NASA решила проверить этот простой принцип и запустило три CubeSat на базе коммерческих смартфонов. Цель состояла в том, чтобы вывести микроспутники на орбиту на короткое время и сделать несколько снимков на телефоны. Теперь агентство планирует развернуть обширную сеть таких спутников.

Будучи большими или маленькими, спутники будущего должны быть в состоянии эффективно сообщаться с наземными станциями. Исторически сложилось так, что NASA полагалось на радиочастотную связь, но РЧ достигла своего предела, поскольку возник спрос на большую мощность. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые NASA разрабатывают систему двусторонней связи на основе лазеров вместо радиоволн. 18 октября 2013 года ученые впервые запустили лазерный луч для передачи данных с Луны на Землю (на расстоянии 384 633 километра) и получили рекордную скорость передачи в 622 мегабита в секунду.

Источник: Hi-News.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.