Вештачки сателит

An animation depicting the orbits of GPS satellites in medium earth orbit.

A full size model of the Earth observation satellite ERS 2

Сателит — објект кој е пуштен во орбитата од страна на човечкот. Таквите објекти понекогаш се нарекуваат и вештачки сателити за да се разликуваат од природните сателити , како што е Месечината. Првиот во Историја вештачки сателит, Спутник 1 , е лансиран од страна на Советскиот Сојуз во 1957. Од тогаш, илјадници сателити се лансирани во орбитата околу Земјата. Овие потекнуваат од повеќе од 50 земји и го користат отварањето на можности од 10 земји. Неколку стотици сателити во моментов се оперативни, а илјадници неискористени сателити и сателитска фрагменти во орбитата на Земјата се како остатоци од вселената. Неколку сонди се ставени во орбита околу други органи за да станат вештачки сателити на Месечината, Венера, Марс, Јупитер и Сатурн. Сателитите се користи за голем број на цели. Општи типови вклучуваат воени и цивилни набљудување на земјата, комуникации сателити , сателити за навигација, временски сателити, сателити за истражување. простор станиците и човечките вселенски летала во орбитата, се исто така сателити. Сателитска орбита во голема мера се разликува, во зависност од намената на сателитот, и се класифицирани во неколку начини. Добро познати (преклопување) часови се ниски Земјина орбита , поларна орбита , и геостационарна орбита . Сателитите се најчесто полунезависни компјутерски контролирани системи. Сателитските подсистеми извршуваат многу задачи, како што се производство на електрична енергија, термална контрола, телеметрија, став контрола и контрола на орбита.

Историја

Рани концепции

Првата замислена претстава на сателит кој бил испратен во орбита е кратката приказна од Едвард Еверет Хејл, „Месечината од кули“. Приказната е претворена во серија во „The Antlantic Monthly“, започнувајќи во 1869. Идејата повторно се појавува во „Богатството на Бегум“-Жил Верн. Во 1903, Константин Циолковски (1857-1935) ја издал „Истражување на вселената преку сигналосни уреди“, која е првата академска расправа за употребата на ракетната техника за да се испрати вселенско летало. Тој ја пресметал орбитната брзина потребна за минимална орбита околу земјата и таа изнесувала 8 км/с, и констатирал дека повеќестепенска ракета која користи течни горива може да се употреби за да се постигне истото. Тој ја предложил употребата на течен водород и течен кислород, но можат да се користат и други комбинации. Во 1928 Словенецот Херман Поточник (1892-1929) ја издал својата книга „Проблемот на вселенските патувања - Ракетен мотор“, план за пробив во вселената и постајано човечко присуство во истата. Тој во детали испланирал вселенска станица и ја пресметал нејзината геостационарна орбита. Тој ја опишал употребата на орбитирачки летала за детално мировно и воено набљудување на земјата и опишал како специјалните услови на вселената можат да бидат корисни за научни експерименти. Книгата ги опишала геостационираните сателити и расправала за комуникацијата помеѓу нив и земјата користејќи радио, но не беше прифатена и идејата за користење на сателитите за масовно емитување и како телекомуникациски станици. Во една статија во списанието „Безжичен свет“ во 1945, англискиот писател на научна фантастика Артур Ц. Кларк (1917-2008) детално ја опишал можната употреба на комуникациски сателити за масовна комуникација. Кларк ја испитал поддршката за сателитско полетување, можните орбити и други аспекти за создавањето на мрежа од сателити кои ќе кружат околу Земјата, посочувајќи на добивките од брзата глобална комуникација. Тој исто така предложил дека три геостационирани сателити би овозможиле покривање на целата планета. Американската армија ја проучила идеата за „возило за земјени сателити“, кога министерот за одбрана, Џејмс Форстал, на 29 Декември 1948 јавно изјавил дека тој проект се подготвува за разни сервиси.

Историја на вештачки сателити

Sputnik 1: The first artificial satellite to orbit Earth.

Првиот вештачки сателит Спутник 1 , лансиран од страна на Советскиот Сојуз на 4 октомври 1957 година, и иницирање на Спутник програмата , со Сергеј Korolev како главен дизајнер (постои кратер на месечината која го носи неговото име). Ова е, за возврат дека ја поттикнале вселенската трка помеѓу Советскиот Сојуз и Соединетите Американски Држави . Sputnik 1 помогна да се идентификува со густина од високи атмосферски слоеви , преку мерење на неговата орбитални промени и обезбедени податоци за радио -сигнал во јоносферата . Непредвиденото објавување на Спутник 1 "успехот предизвикан од криза Спутник во САД започна таканаречена вселенската трка во рамките на Студената војна.

Sputnik 2 беше лансиран на 3 ноември 1957 година и врши првиот патничко летало во орбитата, со кучето со име Laika.

Во мај 1946 година, поектот Project RAND беше објавен на Идеен проект на Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship, кој изјави: "сателитно летало со соодветни инструменти може да се очекува да биде еден од најпотентните научни алатки на дваесеттиот век. [6] Во САД ја разгледува можноста за лансирање орбитни сателити од 1945 година во рамките на Бирото за аеронаутика на американската морнарица. на Американското Воено Воздухопловство е проект РАНД конечно го објави извештајот погоре, но не веруваат дека сателитот е потенцијално воено оружје; Наместо тоа, тие го сметаат за средство за науката, политиката, и пропагандата. Во 1954 година, секретарот за одбрана изјави: " I know of no American satellite program." [7] На 29 јули, 1955, во White House изјави дека САД е со намера да лансира сателити од пролетта 1958 година. Ова стана познато како Project Vanguard . На 31 јули, Советот објави дека тие се наменети за лансирање на сателити од падот на 1957 година.

По притисокот од страна на American Rocket Society , на National Science Foundation , и на International Geophysical Year , воениот интерес земен е во почетокот на 1955 година од армијата и морнарицата на проектот Orbiter , две конкурентски програми, на армијата во кој е вклучено користење на Јупитер Ц ракета , и на цивилните / морнарица Авангард ракета за лансирање на сателити. Во прво време, тие не успеаја: почетна предност беше дадена на програмата Авангард чии лансирано летало имаше чуден начин на експлозија на националната телевизија. Но, конечно, по три месеци од Спутник 1 , проектот успеа, Експлорер 1 стана САД прв вештачки сателит на 31 јануари 1958 година. [8] Во јуни 1961 година, три и пол години по лансирањето на Спутник 1, на воздухопловните сили се користат ресурсите на просторот на САД Надзорната Мрежа за каталогизација на 115 сателити кои орбитираат околу Земјата. [9] Најголемиот вештачки сателит во моментов орбитира околу Земјата е Меѓународната вселенска станица .

Вселенска надзорна мрежа

Главна статија: надзорната мрежа на просторот на САД Надзорната мрежа на просторот на САД (SSN), дивизија на Соединетите Американски Држави стратешката команда , е следење на објекти во орбитата на Земјата од 1957 година кога Советите за големината на вселената, со лансирањето на Спутник I. Од тогаш, SSN го следат повеќе од 26.000 предмети. На SSN моментално има повеќе од 8.000 патеки создадени од човекот кои орбитираат околу предметите. Остатокот се повторно влезе во атмосферата на Земјата и се распадна, или преживеале повторен влез и влијаеше на Земјата. На SSN песни предмети, кои се 10 сантиметри во дијаметар (безбол големина) или поголема; оние кои орбитираат околу Земјата, сега се движат од сателити што тежи неколку тони на парчиња помина ракета тела тежи само 10 килограми. Околу седум отсто се оперативни сателити (т.е. ~ 560 сателитите), а останатите се остатоци од вселената . [10] САД стратешката команда првенствено е заинтересиран за активно сателити, но и песни остатоци од вселената кои по reentry инаку би можеле да се помешаат со истрелани проектили . А за пребарување на NSSDC мајстор Каталог на крајот на октомври 2010 година

Не-воени сателитски услуги

Постојат три основни категории на не-воени сателитски услуги.

Фиксни сателитски услуги

Фиксните сателитски услуги се соочуваат со стотици билиони гласови, податоци, и видео кои се пренесуваат низ сите држави и континенти помеѓу главните точки на Земјината сфера.

Подвижни сателитски системи

Подвижни сателитски системи помагаат да се поврзат далечните региони, возила, луѓе и авиони до другите делови на светот и/или други подвижни или неподвижни комуникациски единици, притоа работејќи како навигациски системи.

Научноистражувачки сателити

Научноистражувачките сателити ни овозможуваат метеролошки информации, податоци за преглед на земја (на пример. Далечинско набљудување), Amateur (HAM) Radio, и други научно истражувачки апликации како наука за Земјата, наука за marine, и атмосверските истражувања.

Видови

MILSTAR: A communication satellite

• Противсателитско оружје

се сателити кои се дизајнирани за уништување непријателски воени глави, сателити и други вселенски средства. Тие можеби имаат particle оружја, моќни оружја, кинетички оружја, нуклеарни и/или условени проектили и/или комбинации од овие оружја.

• Астрономски сателити се сетелити кои се користат за набљудување на далечни планети, галаксии и други вон вселенски објекти.
• Биосателити сер сателити кои се дизајнирани да се грижат за зивите организми, главно за научни експерименти.
• Комуникациски сателити се сателити кои недвижни во вселената со причина да пренесуваат информации на големи растојанија. Модерните комуникациски сателити типично користат geosynchronous orbits, Molniya orbits or Low Earth orbits.
• Минијатурни сателити се сателити со необично мала тежина и мали величини. Новите класификации се користат за да се категоризираат овие сателити: минисателити (500-100кг), микро сателити (под 100кг) и наносателити (под 10кг)
• Навигациски сателити се сателити кои користат radio time signals transmitted to enable mobile receivers on the ground to determine their exact location. The relatively clear line of sight between the satellites and receivers on the ground, combined with ever-improving electronics, allows satellite navigation systems to measure location to accuracies on the order of a few meters in real time.
• Извиднички сателити се сателити со кои се набљудува земјата или комуникациски сателити распоредени за воени или intelligence апликации. Многу малку знаат за целосната моќност на овие сателити, како владата која управува со нив обично ги чува информациите pertaining to their reconnaissance satellites classified.
• Сателити за набљудување на Земјата се сателити наменети за не-воена корист како набљудување на животната средина, метеорологија, правење на мапи и други.
• Вселенски станици се рачно правени градби кои се создадени за луѓето кои живеат во вселената. Вселенските станици се разликуваат од другите manned spacecraft by its lack of major propulsion or landing facilities — instead, other vehicles are used as transport to and from the station. Вселенските станици се направени за среднорочно живеење во орбитата за период од недели, месеци, или години.
• Синџирни сателити се сателити кои се поврзани со други сателити со тенок кабел наречен tether.
• Временски сателити се главно користени за времето и климата на Земјата climate.

Видови орбити

Various earth orbits to scale; cyan represents low earth orbit, yellow represents medium earth orbit, the black dashed line represents geosynchronous orbit, the green dash-dot line the orbit of Global Positioning System (GPS) satellites, and the red dotted line the orbit of the International Space Station (ISS).

Првиот сателит, Спутник 1, беше ставен во орбита околу Земјата - во геоцентрична орбита. До сега, ова е најчестиот вид на орбити со околу 2456 вештачки сателити кои орбитираат околу Земјата. Геоцентричните орбити понатаму се класифицираат според нивната надморска височина, наклонетост и ексцентричност. Често употребуваните класификации според надморската височина се ниско-земјени орбити, средно-земјени орбити и високо-земјени орбити. Ниско-земјените орбити се орбити испод 2000 км, средно-земјените орбити се повисоки од 2000 км, но пониски од геосинхронизираната орбита (35786 км). Високо-земјените орбити се оние орбити чија надморска височина е над геосинхронизираната орбита.

Центрична класификациа

• 'Галактоцентрична орбита Орбита околу центарот на некоја галаксија. Сонцето следи ваков тип на орбита околу центарот на галаксијата Млечен Пат.
• 'Хелиоцентрична орбита: Орбита околу сонцето. Во нашиот сончев систем, сите планети, комети и астероиди се во такви орбити, како што се и многу вештачки сателити и парчиња од вселенски материјал. Месечините пак напротив, не се движат по хелиоцентрична орбита, туку се движат околу својата планета.
• 'Геоцентрична орбита: Орбити околу планетата Земја, како што се орбитите на Месечината или на вештачките сателити. Во моментот, околу 2456 вештачки сателити орбитираат околу Земјата.
• 'Ареоцентрични орбити: Орбити околу планетата Марс, како оние на нејзините месечини или вештачки сателити.

Класификациа според надморската височина

• 'Ниско-земјени орбити: Геоцентрични орбити со надморска височина од 0-2000 км
• 'Средно-земјени орбити: Геоцентрични орбити со надморска височина од 2000 км до надморската височина на геосинхронизираната орбита – 35786 км. Позната е и како средна циркуларна орбита.
• 'Високо-земјени орбити: Геоцентрични орбити со надморска височина над онаа на геосинхронизираната орбита (35786 км)

Калсификација според наклонетоста

• 'Наклонети орбити: Орбита чија наклонетост во однос на екваторксата рамнина не е 0 степени
• 'Поларни орбити: Орбита која поминува над или приближно над двата пола на планетата при секоја револуција. Затоа има наклон од (или приближно од 90 степени.
• 'Поларни сончево-синхронизирани орбити: Речиси поларна орбита која што го поминува екваторот во исто локално време на секое поминување. Корисно за сателити кои сликаат бидејќи сенките ќе бидат приближно исти на секое поминување.

Класификација според ексцентричноста

• 'Кружни орбити: Орбита која има ексцентричност 0 и чија патека остава кружна трага.
• 'Хохманови трансфер орбити: Орбитен маневар којшто поместува летало од една кружна орбита во друга употребувајќи 2 моторни импулси. Овој маневар е именуван според Волтер Хохман.
• 'Елиптични орбити: Орбита со ексцентричност поголема од 0 и помала од 1 чија орбита остава трага од елипса.
• 'Геосинхронизирана трансфер орбита: Елиптична орбита каде што perigee е на надморска височина на ниско-земјена орбита и apogee е на надморска височина на геосинхронизирана орбита
• 'Геостационирана трансфер орбита: Елиптична орбита каде што perigee е на надморска височина на ниско-земјена орбита и apogee е на надмоска височина на геостационирана орбита
• 'Молнија орбита: Високо елиптична орбита со наклон од 63.4° и орбитален период од половина ѕвезден ден (отприлика 12 часа). Таков сателит поголемиот дел од времето го поминува над одредена област над планетата.
• 'Тундра орбита: Високо елиптична орбита со наклон од 63.4° и орбитален период од еден ѕвезден ден (отприлика 24 часа). Таков сателит поголемиот дел од времето го поминува над одредена област над планетата.
• 'Хиперболични орбити: Орбита со ексцентричност поголема од 1. Таква орбита исто така има брзина поголема по модул од брзината на бегство и како таква, ќе ја победи гравитационата сила на земјата и ќе продолжи да патува засекогаш.
• 'Параболични орбити: Орбита со ексцентричност еднаква на 1. Таква орбита исто така има брзина еднаква по модул на брзината на бегство и затоа ќе ја победи гравитацијата и ќе патува додека неговата брзина во однос на планетата не стане 0. Ако брзината на таква орбита се зголеми, орбитата ќе стане хиперболична орбита.
• 'Орбити кои бегаат: Брзи параболични орбити каде што предметот има брзина на бегство и се оддалечува од планетата.
• 'Заробени орбити: Брзи параболични орбити каде објектот нема брзина на бегство и се движи кон планетата.

Синхронизирана класификација

• 'Синхронизирани орбити: Орбита каде што сателитот има орбитален период еднаков на просечен ротационен период (за Земјата тоа е 23 часа 56 минути 4,091 секунди) на телото околу кое се орбитира и е со иста насока како и ротацијата на тоа тело. Оној што гледа од тлото, ќе примети трага од аналема на небото.
• 'Полусинхронизирани орбити: Орбита со надморска височина од отприлика 20200 км и орбитален период еднаков на половина од просечниот ротационен период (за Земјата, околу 12 часа) на телото околу кое се орбитира.
• 'Геосинхронизирани орбити: Орбита со надморска височина од одприлика 35786 км. Таквиот сателит исцртува аналема на небото.
• 'Геостационирани орбити: Геосинхронизирана орбита со наклон 0. На набљудувачот од тлото, сателитот ќе му изгледа како фиксирана точка на небото.
• 'Кларкови орбити: Друго име за Геостационирана орбита. Го добила името според Артур Кларк.
• 'Суперсинхронизирани орбити: Орбита за отстранување/складирање над геостационираната орбита и геосинхронизираната орбита. Сателитите се наклонуваат на запад. Синоним и за Отстранувачка орбита.
• 'Субсинхронизирани орбити: Орбита блиску но под геостационираната/геосинхронизираната орбита. Сателитите се наклонуваат на исток.
• 'Орбити гробишта: Орбита која се наоѓа неколку стотици километри над геосинхронизираната орбита во која сателитите се префрлаат на крајот од нивната работа. Синоними: Орбити за ѓубре, орбити за отстранување.
• 'Ареосинхронизирани орбити: Синхронизирана орбита околу планетата Марс со орбитален период еднаков на должината на марсовиот ѕвезден ден, 24,6229 часа.
• 'Ареостационирани орбити: Кружна аеросинхронизирана орбита на екваторската рамнина и околу 17000 км над површината. На набљудувачот на тлото овој сателит ќе му изгледа како фиксирана точка на небото.
• 'Хелиосинхронизирани орбити: Хелиоцентрична орбита околу сонцето каде орбиталниот период на сателитот се совпаѓа со времето на сончевата ротација. Овие орбити настануваат на радиус од 24,360 Gm околу сонцето, нешто помалку од половина од орбиталниот радиус на меркур.

Специјална класификација

• 'Сончево-синхронизирани орбити: Орбита која ги комбинира надморската височина и наклонот на таков начин што сателитот поминува над која било точка на површината на планетата во исто локално сончево време. Таква орбита може да го постави сателитот во постојана сончева светлина и е корисна за сликање, шпионирање и за сателити кои го надгледуваат времето.
• 'Месечева орбита: Орбиталните карактеристики на земјината месечина. Просечна надморска височина од 384403 км, елиптично-наклонета орбита.

Псевдо-орбитна класификација

• 'Орбити потковици: Орбита која на набљудувачите на тлото им изгледа како да орбитира околу одредена планета но е всушност ко-орбита на таа планета.
• 'Егзо-орбити: Маневар каде вселенскиот брод се приближува на височината на орбитата но нема брзина за да ја одржи. Синоним: Суборбитален вселенски лет.
• 'Месечеви трансфер орбити
• 'Прогрејд орбити: Орбита со наклон помал од 90 степени. Или пак, орбита со иста насока како и ротацијата на примарниот.
• 'Ретрогрејд орбити: Орбита со наклон помалку од 90 степени. Или пак, орбита спротивна од насоката на ротација на планетата. Освен оние во сончево-синхронизирана орбита, неколку сателити се праќаат во ретрогрејд орбита бидејќи количеството на гориво коешто е потребно за полетување е многу поголемо тогаш за прогрејд орбита. Ова е така бидејќи кога ракетата поаѓа од тлото, тоа веќе има источнонасочена компонента со брзина еднаква на ротационата брзина на планетата на нејзината полетувачка географска ширина.
• 'Хало орбити и Лисајус орбити: Орбити „околу“ Лаграндови точки.

Модули на сателити

Сателитската функционална сестраност е вгнездена со нејзините технички делови и оперативни карактеристики. Набљудувајќи ја анатомијата на типичен сателит, се откриваат два модула.

Сателитот како тема во уметноста и во популарната култура

• „Уште еден сателит“ (Another Satellite) - песна на англиската рок-група XTC од 1986 година.
• „Понеделничка ноќ од сателит“ (Monday Night by Satellite) - песна на австралискиот поп-пејач Мајкл Хачинс (Michael Hutchence) од 1989 година.