Kuidas Satelliidid Töötavad

{h1}

Tuhanded satelliidid kopeerivad igapäevaselt lennukeid, aidates nii asju, nagu ilmaennustused kui ka telesaated. Lugege, kuidas satelliidid töötavad WordsSideKick.comis.

"Inimene peab tõusma Maa kohal - atmosfääri ülalt alla ja kaugemale -, sest ainult sel moel ta saab täielikult aru maailmast, kus ta elab."

Sokrates tegid seda tähelepanekut sajandeid enne, kui inimesed paigutasid objekti Maa orbiidile edukalt. Kuid Kreeka filosoof tundus, et mõistab, kui väärtuslik kosmosevaade võib olla, isegi kui ta ei tea, kuidas seda saavutada.

Need mõtted - kuidas saada objekti "atmosfääri äärde ja kaugemale" - peaks ootama, kuni Isaac Newton, kes avaldas oma tänapäeval kuulsa purskkaevu, mõtles eksperimendi 1729. aastal. Tema mõtlemine läks selliselt: kujutlege sind asetage suurtükid mäestikul üles ja laske horisontaalselt üles. Cannonball liigub mõneks ajaks Maa pinnale paralleelselt, kuid lõpuks langeb gravitatsioonile ja langeb maapinnale. Nüüd arvan, et sa jätkad suurtükile patarei lisamist. Täiendavate lõhkeainetega saabub suurtükid kaugemale ja kaugemale enne, kui see langeb. Lisage lihtsalt õige pulbri kogus ja andke pallile õige kiirus ja see liigub täiesti ümber planeedi, kukub alati gravitatsiooniala alla, kuid ei jõua kunagi maapinnale.

1957. aasta oktoobris tõestavad Nõukogud lõpuks, et Newton on õige, kui nad käivitasid Sputnik 1 - esimeseks kunstlikuks satelliidiks Maa orbiidile. See käivitas kosmose võidusõidu ja käivitas pikaajalise armukese, mille objektid olid mõeldud meie planeedi või teiste põlvkonna süsteemide ümberringi liikumiseks. Alates Sputnikist on mitmed riigid, peamiselt Ameerika Ühendriigid, Venemaa ja Hiina, saatnud kosmoseks umbes 2,500 satelliiti [allikas: National Geographic]. Mõned neist kunstlikest objektidest, näiteks Rahvusvaheline Kosmosejaam, on suured. Teised võivad mugavalt teie köögiruumis asuda. Me näeme ja tunneme nende kasutamist ilmateatides, televisioonis DIRECTV ja DISH Network ning igapäevaseid telefonikõnesid. Isegi need, kes pääsevad meie teatele, on muutunud sõjaväe jaoks hädavajalikeks vahenditeks.

Loomulikult põhjustab satelliitide käivitamine ja käitamine probleeme. Tänapäeval on meie kosmilise naabruse läheduses rohkem kui 1000 operatsioonilist satelliiti, mis on orbiidil Maa peal, on muutunud raskemaks kui suurel linn kiirusel [source: Cain]. Ja siis on kasutusest kõrvaldatud seadmed, mahajäetud satelliidid, riistvarakomplektid ja fragmendid plahvatusest või kokkupõrgetest, mis jagavad taevas kasulike seadmetega. See orbitaalne praht on aastate jooksul kogunenud ja kujutab endast tõsist ohtu maapiirkonda ümbritsevatele satelliitidele ja tulevastele mehitatud ja mehitamata vallandumistele.

Selles artiklis peerime tüüpilise satelliidi tuju ja siis vaatame oma silmade kaudu, et nautida meie planeedi vaateid, mida Socrates ja Newton oleks vaevu ette kujutanud. Kuid kõigepealt vaatame täpsemalt, mis muudab satelliidi teistest taevakehtidest erinevaks.

Mis on satelliit?

Esimene satelliit, Sputnik 1, millel on neli hammaste antenni

Esimene satelliit, Sputnik 1, millel on neli hammaste antenni

Satelliit on ükskõik milline objekt, mis liigub kumeral teel kogu planeedi ümber. Kuu on Maa originaal, looduslik satelliit, ja seal on palju keemilistest (kunstlik) satelliidid, tavaliselt Maale lähemal. Järgneva satelliidi tee on a orbiit, mis mõnikord võtab ringi kuju.

Et mõista, miks satelliidid sellisel viisil liiguvad, peame oma sõber Newtoni uuesti vaatama. Newton tegi ettepaneku, et jõud - gravitatsioon - eksisteerib mis tahes kahe objekti vahel universumis. Kui see jõud ei oleks, jätkub satelliidi liikumine planeedi lähedal liikuma sama kiirusega ja samas suunas - sirgjoonel. Satelliidi lineaarset inertsiaalset teed tasakaalustab tugev gravitatsiooniline atraktsioon, mis on suunatud planeedi keskele.

Mõnikord näeb satelliidi orbiit välja elliptiline, lühendatud ring, mis liigub ümber kahe punkti, mida nimetatakse fookused. Kehtivad samad põhilised liikumisseadused, välja arvatud see, et planeet asub ühes fookuses. Selle tulemusena ei ole satelliidile rakendatav võrgu jõud kogu orbiidile ühtlane ja satelliidi kiirus muutub pidevalt. See liigub kiiremini, kui see on planeedile kõige lähemal - punkt, mida nimetatakse perige - ja kõige aeglasem, kui see on planeedist kõige kaugemal - punkt, mida nimetatakse apogee.

Satelliidid tulevad igas kujus ja suuruses ning mängivad mitmesuguseid rolle.

  • Ilmade satelliidid aidata meteoroloogidel ennustada ilma või näha, mis hetkel toimub. Hea näide on geostatsionaarne töökeskkonnakaabel (GOES). Need satelliidid sisaldavad enamasti kaameraid, mis suudavad tagastada Maa ilmade fotod kas fikseeritud geostatsionaarsete positsioonide või polaararbiitidega.
  • Sidekaardid võimaldama telefoni ja andmete vestlusi edastada satelliidi kaudu. Tüüpiliste kommunikatsioonisatelliitide hulka kuuluvad Telstar ja Intelsat. Sidekaartide kõige olulisem tunnusjoon on transponder - raadio, mis võtab vastu vestluse ühe sagedusega ja seejärel võimendab seda ja edastab selle Maale uuesti teisele sagedusele. Satelliit sisaldab tavaliselt sadu või tuhandeid transpondereid. Sidekaardid on tavaliselt geosünkroonsed (rohkem sellele hiljem).
  • Broadcast satelliidid levitada televisioonisignaale ühest punktist teise (sarnaselt kommunikatsioonisatelliitidega).
  • Teaduslikud satelliidid, nagu Hubble'i kosmoseteleskoop, teostavad igasuguseid teaduslikke ülesandeid. Nad vaatavad kõike alates päikesepaistetest kuni gammakiirtega.
  • Navigatsioonisatelliidid aidata laevu ja lennukeid navigeerida.Kõige kuulsamad on GPS NAVSTAR satelliidid.
  • Pääste satelliidid reageerida raadiosageduslikele signaalidele (lisateabe saamiseks lugege seda lehte).
  • Maapinna vaatluste satelliidid kontrollige planeedi kõikides muutustes, alates temperatuurist kuni metsistamiseni jäälaternate katvuseni. Kõige kuulsamad on Landsat'i seeria.
  • Sõjalised satelliidid on seal olemas, kuid tegelik osa taotlustest jääb suures osas salajaseks. Rakendused võivad hõlmata krüpteeritud kommunikatsiooni edastamist, tuumareaktsiooni jälgimist, vaenlase liikumise jälgimist, varajast hoiatamist rakettmürskude kohta, maapealsete raadiolinkide pealtkuulamist, radarite kuvamist ja fotograafiat (kasutades peamiselt suuri teleskoobid, mis pildistavad sõjaliselt huvitavaid alasid).

Kui satelliidid leidsid?

Newton võib töötada satelliidi käivitamise vaimse käitumise abil, kuid see võtab veidi aega, enne kui me tegelikult saavutame feat. Üks varajasi visionäärid oli teaduslik-fi kirjanik Arthur C. Clarke. 1945. aastal tegi Clarke ettepaneku, et satelliite võiks paigutada orbiidile nii, et nad liiguvad samas suunas ja sama kiirusega nagu pöörlev Maa. Need nn geostatsionaarsed satelliidid, tegi ta ettepaneku, et seda saaks kasutada sidepidamiseks.

Paljud teadlased polnud täielikult Clarke ideed - kuni 4. oktoobrini 1957. Selleks, kui Nõukogude Liit käivitas Maa orbiidile Sputnik 1, esimene inimese loodud satelliidi. Sputnik oli 23-tolline (58-sentimeetrine), 184 (83 kilogrammi) metallist palli. Kuigi see oli märkimisväärne saavutus, tundub Sputniki sisu tänapäevaste standardite järgi nõrk.

  • Termomeeter
  • Aku
  • Raadiosaatja - muutes piiksu tooni, et see vastaks temperatuuri muutustele
  • Lämmastikgaas - survestatud satelliidi sisemus

Sputnikist väljapoole, neli piitsad antennid edastatakse lühimaa sagedustel, mis on tänapäeva kodanike sagedusalas (27 megaritši) kõrgemad ja madalamad. Maa jälgimisjaamad tõstsid raadiosignaale ja kinnitasid, et väike satelliit oli ellu jäänud ja oli edukalt jälginud meie planeedi ümber. Kuu aega hiljem pani Nõukogude Liit orbiidile kaasrepid, Sputnik 2. Kapslis sees asuv koer oli Laika nimega koer.

1957. aasta detsembris üritasid Ameerika teadlased viivitamatult oma külma sõja kolleegidega sammu pidada satelliidi orbiidil Vanguardi raketil. Kahjuks kukkus raketid kanderakettidega kokku ja põles. Vahetult pärast 31. jaanuari 1958 lõppes USA lõpuks nõukogude edu, kasutades Wernher von Brauni poolt vastu võetud plaani, milles kutsuti üles Ameerika Ühendriikide Redstone'i raketit satelliidi - Explorer 1 käivitamiseks Maa orbiidile. Explorer 1 kandis kosmiliste kiirte tuvastamiseks seadmeid ja näitas Iowa ülikooli James Van Alleni eksperimentis palju väiksemat kosmilise kiirguse arvu kui oodatud. Selle tulemusena avastati Maailma magnetvälja abil lõppevat laetud osakestega täidetud kaks donut-kujuga tsooni (lõpuks nimeks Van Allen).

Nende edusammude tõttu toetasid mitmed ettevõtted satelliitide arendamist ja kasutuselevõttu 1960. aastatel. Üks neist oli Hughes'i õhusõiduk ja tema täht-insener Harold Rosen. Rosen juhtis meeskonda, kes pöördus Arthur C. Clarke kontseptsiooni - Maa orbiidile asetatud satelliitsatelliidi abil, mis võib põrgata raadiolaineid ühest kohast teise - teostatavaks kujunduseks. NASA andis 1961. aastal Hughesile lepingu Syncomi (sünkroonne side) satelliitide seeria ehitamiseks. Juulis 1963 Rosen ja tema kolleegid vaatasid, nagu Syncom 2 kosmoses ja liikus (ligilähedaselt) geosünkroonne orbiit. President Kennedy kasutas uut süsteemi, et vestelda Nigeeria peaministriga Aafrikas (saate siin kuulata). Sellele järgnes Syncom 3, mis võis tegelikult televiisorit edastada.

Satelliitide vanus oli alanud.

Peegeldus: Sputnik, 4. oktoober 1957

Sputniki ülekanded surid koos oma akuga alles kolm nädalat, kuid selle mõjud on tundnud aastakümneid. Viies graderina nägin ma Sputniku käivitamisest põhjustatud segadust. Uudiste aruanded näitasid, et paljud Ameerika Ühendriikidest olid piinlikud, et näha, et Nõukogude Liit saavutas kõigepealt teaduse, ja et hirmutati, et välisriik oli asetanud midagi ülalt. Nõukogude raketite areng tundus USAst jõupingutustest palju parem. Ameerika satelliidi kosmose saamine kosmosesse algas kohe. Ameerika koolid ja ülikoolid varsti varustati uute teaduslike raamatutega. Üks kõrvalmõju, mis avaldas otsest mõju paljudele õpilastele, nagu mina, oli teadusliku kodutöö suurenemine, mis andis riikliku äratuskõne isikliku mõõtme. - Gary Brown

Mis vahe on satelliidi ja kosmose rünnaku vahel?

See NASA illustratsioon kujutab kõiki kunstlikke objekte, nii toimivaid objekte kui ka pragusid, mida jälgitakse, kui pilt loodi 2009. aastal. Kujutis tehti mudelitel, mida kasutatakse Maa orbiidil aset leidvate prahtude jälgimiseks.

See NASA illustratsioon kujutab kõiki kunstlikke objekte, nii toimivaid objekte kui ka pragusid, mida jälgitakse, kui pilt loodi 2009. aastal. Kujutis tehti mudelitel, mida kasutatakse Maa orbiidil aset leidvate prahtude jälgimiseks.

Tehniliselt on satelliidi objekt, mis pöörleb ümber planeedi või väiksema taevakeha. Astronoomid klassifitseerivad kuuleid kui looduslikke satelliite, ja nad on aastate jooksul paigutanud sadu neid objekte, mis orbiidivad meie päikesesüsteemis planeedid ja kääpiplaane. Näiteks on nad koostanud nimekirja, mis sisaldab Jupiteri ringi kuut kuud 67 kuud.

Sputniki ja Exploreri missioonide käigus käivitatud inimese loodud objekte saab ka satelliitideks liigitada, kuna nad, nagu ka kuu, ümbritsevad planeedi. Kahjuks on inimtegevus, mis on vajalik selleks, et isemajandatud satelliidid kosmoseks saadakse, on toonud kaasa tohutu hulga jäljejäätmeid. Kõik need bittid ja tükid käituvad nagu suuremad raketid ja kosmoseaparaadid - nad liiguvad oma sihtplaani ümber väga suurel kiirusel, järgides ringikujulisi või elliptilisi teid.Määratluse kõige rangemas tõlgenduses on iga prügi osa kvalifitseeritav satelliidina. Kuid astronoomid mõtlevad satelliite kui objekte, mis täidavad kasulikku funktsiooni. Metallide ja muude detriitide jäägid pole vaevu kasulikud ja kuuluvad seega teise kategooriasse orbitaaljäätmed.

NASA Orbital Debris'i programmi kohaselt on 100 miljardit tükki orbiidi praht, mis ei ole suurem kui 1 sentimeetrit (0,4 tolli). 1 000 kuni 10 sentimeetri (0,4-3,9 tolli) ulatuses on 500 000 tükki ja ligikaudu 21 000 eset suurem kui 10 sentimeetrit. Astronoomid viitavad mõnikord viimase kategooria kraamile kui kosmose junk - objektid, mis on piisavalt suured, et jälgida radariga, mis olid tahtmatult orbiidile paigutatud ja mis nüüd ohustavad teisi aktiivseid, korralikult toimivaid satelliite.

Orbitaaljäätmed võivad tulla mitmest allikast:

  • Plahvatav raketid - See jätab maha kõige ruumi ruumi.
  • Astronaut käsi libisemine - kui astronaut parandab midagi ruumi ja laseb mutrivõtme, on see igaveseks kaotatud. Seejärel lülitub mutter orbiidile, ilmselt kiirusega umbes 6 miili sekundis (ligi 10 kilomeetrit sekundis). Kui võti puudutab kõiki meeskonda kandvaid sõidukeid, võivad tulemused olla katastroofilised. Suuremad objektid nagu kosmosejaam teevad kosmosesõidukile suurema sihtmärgi ja on seega suurema riski all.
  • Jäätmesaated - käivituskanalite osad, kaamera objektiivi mütsid jne.

Eriline NASA satelliit nimetatakse Pika kestusega kokkupuutevahend (LDEF) pandi orbiidile, et uurida kokkupõrgete pikaajalist mõju kosmosesõbrale. Lennuki kosmosesüstla Challenger käitus LDEFis ​​aprillis 1984 ja kosmosesüstik Columbia sai selle kätte jaanuaris 1990. Ligi kuue aasta pikkuse missiooni käigus salvestasid satelliidi vahendid enam kui 20 000 mõju, millest mõni põhjustas mikrometeoriidid, teised - orbitaaljäätmed [allikas: Martin]. NASA teadlased jätkavad LDEF-i andmete analüüsimist, et õppida orbitaalsete prahi populatsioonide ja jaotuste kohta.

Mis on tüüpiline satelliit?

Satelliidid on erineva kujuga ja suurusega ning täidavad paljusid erinevaid funktsioone, kuid neil kõigil on mitu ühist asja.

  • Kõikidel neil on metallist või komposiitraam ja keha, tavaliselt tuntud kui buss. Buss hoiab kõik ruumis kokku ja pakub piisavalt jõudu, et ellu jääda
  • Kõikidel neil on energiaallikad (tavaliselt päikesepatareid) ja patareid ladustamiseks. Päikesepatareide massirajad võimaldavad laadida laetavaid patareisid. Uuemate kujunduste hulka kuuluvad kütuseelemendid. Enamiku satelliitide võimsus on kallis ja väga piiratud. Tuumaenergia on kasutatud teistes planeedites paiknevate kosmosesuundade jaoks. Elektrisüsteeme jälgitakse pidevalt ning elektrienergia ja kõigi teiste pardal olevate süsteemide andmeid saadetakse maajaamadele telemeetria signaalide vormis.
  • Kõikidel neil on erinevate arvutite juhtimine ja jälgimine pardal olevas arvutis.
  • Kõigil on raadiosüsteem ja antenn. Vähemalt on enamikul satelliitidel raadiosaatja / vastuvõtja nii, et maapealse kontrolli meeskond võib küsida satelliidi olekuteavet ja jälgida selle tervist. Paljusid satelliite saab maapinnast mitmel viisil juhtida, et muuta orbiid ümber, et ümber programerida arvutisüsteemi.
  • Neil kõigil on suhtumiskontrolli süsteem. ACS hoiab satelliidi suunal õiges suunas.

Nagu võite arvata, pole kõigi nende süsteemide ühendamine lihtne. See võib võtta aastaid. Kõik algab missiooni eesmärgiga. Missiooni parameetrite määratlemine võimaldab inseneridel määrata vajalikud vahendid ja nende korraldamise viisid. Kui need spetsifikatsioonid (ja nende eelarve) on heaks kiidetud, võib satelliidi ehitamine alata. See toimub tavaliselt puhtas ruumis, steriilses keskkonnas, mis võimaldab säilitada püsivat temperatuuri ja niiskust ning kaitsta satelliidi selle väljatöötamise, ehitamise ja katsetamise ajal.

Kunstlikud satelliidid ei ole üldjuhul masstoodetud; nad on kavandatud funktsioonide täitmiseks kohandatud. Sellega seoses on mõned ettevõtted kavandanud oma satelliidid modulaarseks, mis võimaldab alustada peamise struktuuriga, mida saab vastavalt vajadusele kohandada. Näiteks Boeingu 601 satelliitidel on kaks põhimootust - kered tõukejõu allsüsteemi kandmiseks, buss elektroonika ja akupakid; ja komplekt kärgstruktuuri riiulid hoida massiivide varustus. See modulaarsus võimaldab inseneridel koguda ettevalmistatud satelliite, alustades nullist. Ja loomulikult töötavad mõned satelliidid, näiteks GPS-süsteemis ja Iridiumisüsteemis koordineeritud võrgustikus. Kordatava disaini kasutamine lihtsustab süsteemi erinevate komponentide seadistamist ja integreerimist.

Kuidas satelliiti suundub orbiidile?

Kõik satelliidid jõuavad orbiidile tänu raketiga sõitmisele. Paljud kasutavad kosmosesüstikute lastilaevas sõitma. Mitu riiki ja ettevõtet on raketi käivitamise võimalused ja satelliidid, mis on sama suured kui mitu tonni, viiakse orbiidile regulaarselt ja ohutult.

Enamiku satelliitide käivitamiseks on kavandatud rakettide sihtimine suunatud esmalt otse. See muudab raketi kiireima atmosfääri paksuse osa kaudu ja aitab kõige paremini kütusekulu minimeerida.

Kui raketid tõusevad otse ülespoole, kasutab raketi juhtimismehhanism inertsiaalne juhtimissüsteem (vaata külgriba), et arvutada raketi düüside jaoks vajalikke kohandusi raketi kallutamiseks lennuplaan. Enamikul juhtudel nõuab lennuplaan, et raketid suunduvad ida suunas, sest Maa pöörleb ida poole, andes kanderakettidele vabaks. Selle tõukejõu tugevus sõltub Maa pöörlemiskiirusest käivituskohas.Suurendus on kõige suurem ekvaatoril, kus Maa kaugus on suurim ja seega on pöörlemine kõige kiirem.

Kui suur on kvantitatiivne käik? Läbipaistva hinnangu tegemiseks saame määrata Maa ümbermõõdu, korrutades selle läbimõõduga pi (3.1416). Maa läbimõõt on umbes 7 926 miili (12 753 kilomeetrit). Pi väärtuste korrutis annab umbes 24 900 miili (40 655 kilomeetrit) ümbermõõdu. Selle ümbermõõdu ümber 24 tunni jooksul peab Maapinna punkt liikuma 1,038 mph (1669 km / h). Florida kosmosest Canaveralil asuv käik ei toeta maapinna pöörlemiskiirust. Kennedy kosmosekeskuse käivituskompleks 39-A asub 28 kraadi 36 minutiga 29,7014 sekundit põhja laiuskraadist. Maa pöörlemiskiirus on umbes 894 km / h (1440 km / h). Maa pealekiiruse erinevus ekvaatori ja Kennedy Space Centeri vahel on siis umbes 144 km / h (229 km / h). (Märkus: Maa on tegelikult pinnatud - hajus keskel - mitte täiuslik sfäär. Sel põhjusel on meie hinnang Maa ümbermõõtu väike.)

Arvestades, et raketid võivad minna tuhandeid miili tunnis, võite küsida, miks vaid 144 miili vahe on isegi oluline. Vastus on, et raketid koos nende kütuse ja nende koormatega on väga rasked. Näiteks 11.veebruaril 2000 oli kosmosesüstiku Endeavouri käivitamine eeldatav kogumaht 4520415 naela (2,050,447 kilogrammi) [allikas: NASA]. Selle massi kiirendamiseks kulub 144 mph ja seega ka märkimisväärne kogus kütust. Ekvaatorist käivitamine on tõeliselt erinev.

Kui raketid jõuavad äärmiselt õhukese õhku, umbes 130 miili (193 kilomeetrit) võrra üles, raketi navigatsioonisüsteem süttib väikesi raketi, nii et kanderakett oleks horisontaalne positsioon. Seejärel vabastatakse satelliit. Sel hetkel vallandatakse uuesti raketid, et tagada kanderakettide ja satelliidi vaheline eraldus.

Inertsiaalsed juhtimissüsteemid

Rakett peab olema väga täpselt juhitav, et lisada satelliit soovitud orbiidile. An inertsiaalne juhtimissüsteem (IGS) raketi sees muudab selle kontrolli võimalikuks. IGS määrab raketi täpse asukoha ja suuna, mõõtes täpselt kõiki kiirteid, mida raketid kogevad, kasutades güroskoope ja kiirendusmõõturid. Paigaldatud gimbalsides jäävad güroskoopide teljed sama suunas liikumiseks. See güroskoopiliselt stabiilne platvorm sisaldab kiirendusmõõtureid, mis mõõdavad kiirenduse muutusi kolmel erineval teljel. Kui ta teab täpselt, kus raketi käivitati, ja raketi kiirendused lennu ajal, saab IGS arvutada raketi asukoha ja suuna ruumi.

Orbitaalkiirus ja kõrgus

Raquet peab kiirendama vähemalt 25 039 mph (40320 km / h), et täielikult vältida Maa raskusjõudu ja lennata kosmosesse (rohkem põgeneda kiirus, külastage seda artiklit NASA-s).

Maapinna põgenemiskiirus on palju suurem kui see, mis on vajalik orbiidil Maa satelliidi paigaldamiseks. Satelliitide abil ei pääse objekt Maa gravitatsioonist välja, vaid selle tasakaalustamiseks. Orbitaalkiirus on kiirus, mis on vajalik tasakaalustamiseks gravitatsiooni tõmbamisel satelliidile ja inerts satelliidi liikumisest - satelliidi kalduvus jätkata. See on umbes 17 000 km / h (27 359 km / h) 150 miili (242 km) kõrgusel. Ilma gravitatsioonita tooks see satelliidi inertsi ruumi välja. Isegi raskusjõu korral, kui kavandatav satelliit läheb liiga kiiresti, lakkab ta lõpuks ära. Teisest küljest, kui satelliit läheb liiga aeglaselt, tõmbab gravitatsioon seda Maale tagasi. Õige orbitaalkiiruse korral tasakaalustab gravitatsioon täpselt satelliidi inertsuse, libistades maapinna keskkoha nii, et see hoiab satelliidi kõvera teekonda nagu Maa kõverjooneline pind, mitte sirgjooneliselt.

Satelliidi orbitaalkiirus sõltub selle kõrgusest Maa kohal. Mida lähemal on Maa, seda kiiremini on vaja orbitaalset kiirust. 124-miili (200 kilomeetrit) kõrgusel on vajalik orbitaalkiirus natuke rohkem kui 17 000 mph (umbes 27 400 km / h). Orbitide säilitamiseks, mis on 22,223 miili (35,786 kilomeetrit) Maa kohal, peab satelliit orbiidil kiirusega umbes 7000 km / h (11 300 km / h). See orbitaalkiirus ja kaugus võimaldavad satelliidil teha 24-tunnine revolutsioon. Kuna ka Maa pöörleb kord 24 tunni jooksul, jääb satelliidi kõrgus 22,223 miili kaugusele Maapinna pindala suhtes kindlas asendis. Kuna satelliiti jääb kogu aeg sama koha juurde, sellist orbiiti nimetatakse geostatsionaarseks. Geostatsionaarsed orbiidid on ideaalsed ilmasatelliitide ja side satelliitide jaoks.

Üldiselt, mida kõrgem on orbiit, seda kauem satelliit võib püsida orbiidil. Madalatel kõrgustel lasub satelliit Maa atmosfääri jälgi, mis loob lohistuse. The vedama põhjustab orbiidi lagunemise, kuni satelliit satub tagasi atmosfääri ja põleb. Suurematel kõrgustel, kus ruumi vaakum on peaaegu lõpule jõudnud, pole peaaegu mingit takistust ja satelliidi nagu moon võib püsida orbiidil sajandeid.

Võimaluse aken

Käivitusaken on kindel ajavahemik, mille jooksul on satelliidi hõlpsam paigutamiseks ettenähtud orbiidile vajalik. Kosmosesüstiga oli äärmiselt oluline tegur käivitusakna valimisel vajadus ohutult astronaudi langetada, kui midagi läks valesti. Astronaudid pidid jõudma ohutu maandumisalaga, kus päästeametnikud seisavad.Muude lennuliikide puhul, kaasa arvatud vahemaatüki uurimine, peab laskeklaam võimaldama lendudel kõige tõhusamal teel oma väga kaugel asuvasse sihtkohta jõuda. Kui ilmateade on halb või käivitusakna ajal ilmneb tõrge, tuleb lend edasi lükata kuni järgmisele lendu puudutavale käivitusaknale. Kui satelliit käivitati täiuslikel ilmadel valel ajal, võib satelliit ulatuda orbiidile, mis ei ületaks mõnda selle kavandatavat kasutajat. Ajastus on kõike!

Satelliitide tüübid

Vaadates maailma esimest geosünkrroonilist satelliiti, Syncom I. Kahjuks lõpetas see signaalide saatmise mõni sekund, enne kui see orbiidile oli mugav. Vahet pole. NASA käivitas Syncom II alles viis kuud hiljem.

Vaadates maailma esimest geosünkrroonilist satelliiti, Syncom I. Kahjuks lõpetas see signaalide saatmise mõni sekund, enne kui see orbiidile oli mugav. Vahet pole. NASA käivitas Syncom II alles viis kuud hiljem.

Maapinnal võivad satelliidid tunduda väga sarnased - päikesepaneelide tiibadega kaunistatud läikivad karbid või silindrid. Kuid kosmosest välja jäävates nendest kummalistest masinatest sõltub nende lennutee, kõrgus ja suundumus üsna erinevalt. Selle tulemusena võib satelliidide klassifitseerimine olla keeruline äri. Üks lähenemisviis on mõelda, kuidas seade orbiidib oma sihtplaani (tavaliselt Maa). Tuletame meelde, et orbiidil on kaks peamist kuju: ringikujuline ja elliptiline. Mõned satelliidid algavad elliptilised ja siis, kui väikesed pardal olevad raketid parandavad nudgesid, omandavad ringikujulised teed. Teised liikuvad püsivalt elliptilistel teedel, mida nimetatakse Molniya orbiidid. Need objektid asuvad tavaliselt põhja-lõuna suunas üle Maa pooluste ja teevad umbes ühe tunni jooksul kogu reisi.

Polaar-orbitaalsed satelliidid läbivad ka iga revolutsiooni planeedi poolused, kuigi nende orbiidid on palju vähem elliptilised. Polaar-orbiit jääb fikseeritud ruumi, kui Maa pöörleb orbiidile. Selle tulemusel läheb suurem osa Maast polaarsel orbiidil satelliidi all. Kuna polaarsed orbiidid saavutavad planeedi suurepärase katvuse, kasutatakse neid sageli satelliitide jaoks, mis teevad kaardistamist ja fotograafiat. Ilmaprognoosid tuginevad ülemaailmsele polaaratelliidile, mis katab kogu maailma iga 12 tunni tagant.

Saate ka satelliite klassifitseerida nende kõrgusel Maapinna kohal. Selle skeemi kasutamisel on kolm kategooriat [allikas: Riebeek]:

  1. Madalaima orbiidid (LEO) - LEO satelliidid asuvad maapinna kohal umbes 111 miili (180 kilomeetrit) kuni 1243 miili (2000 kilomeetrit) kaugusel. Maapinna läheduses asuvad satelliidid on ideaalseks vaatluste tegemiseks sõjalisel otstarbel ja ilmateabe kogumiseks.
  2. Geosünkroonne orbiidid (GEO) - GEO satelliidid orbiidil Maa kõrgusel üle 22.223 miili (36000 kilomeetrit) ja nende orbiidi periood on sama mis Maa pöörlemisperiood: 24 tundi. Sellesse kategooriasse kuuluvad geostatsionaarsed (GSO) satelliidid, mis jäävad orbiidile Maa fikseeritud koha kohal. Mitte kõik geosünkrroonsed satelliidid ei ole geostatsionaarsed. Mõnedel on elliptilised orbiidid, mis tähendab, et kogu orbiidil liiguvad nad piki fikseeritud punkti piki ida ja lääne. Mõnel on orbiidid, mis ei ole Maa ekvaatoriga võrdsed. Neid orbiidil paths on öelnud, et kraadi kalle. See tähendab ka seda, et satelliidi tee võtab kogu Maa ekvaatorist põhja ja lõuna suunas ühe kogu orbiidil. Geostatsionaarsed satelliidid peavad lendama Maa ekvaatorist kõrgemale, et jääda kindlaksmääratud kohale Maa kohal. Mitmesaja televisiooni-, side- ja ilmasatelliidid kasutavad geostatsionaarseid orbiite. See võib päris rahvarohke olla.
  3. Kesk-orbiidid (MEO) - Need satelliidid asuvad madala ja kõrge lennukite vahel nii umbes 1243 miili (2000 kilomeetrit) kuni 22 223 miili (36 000 km) ulatuses. Navigeerimisatelliidid, nagu teie auto GPS-i kasutamine, töötab hästi selle kõrgusel. Sellise satelliidi näidisnäidised võivad olla miili kõrgus (20 200 kilomeetrit) ja orbitaalkiirus 8 697 km / h (13 900 km / h).

Lõpuks on võimalik mõelda satelliitidele selles osas, kus nad "otsivad". Enamik objekte, mis saadeti viimastel aastakümnetel kosmosesse, vaadatakse maa peal. Neil satelliitidel on kaamerad ja seadmed, mis võimaldavad meie maailma näha mitmesuguse valguse lainepikkusega, võimaldades nautida meie muutuva planeedi suurepäraseid nähtavaid, ultraviolett- ja infrapuna vaateid. Väiksem arv satelliite muudab oma "silmad" kosmose suunas, kus nad löövad suurepärased tähed, planeedid ja galaktikad, ning skaneerivad esemeid, nagu näiteks asteroide või komeete, mis võiksid liikuda Maa kokkupõrkel.

Märkimisväärsed satelliidid

Selle kunstniku tõlgenduses kontrollib Landsat allpool olevat pilkupüüdvat vaadet.

Selle kunstniku tõlgenduses kontrollib Landsat allpool olevat pilkupüüdvat vaadet.

Mitte kaua aega tagasi olid satelliidid eksootilised, ülitundlikud seadmed, mida kasutatakse peamiselt sõjalisel otstarbel, sellistes tegevustes nagu navigatsioon ja spionaaž. Nüüd on nad meie igapäevaelu oluline osa. Me näeme ja tunneme nende kasutamist ilmateatistes. Me vaatame DIRECTV ja DISH Võrgu kaudu edastatavaid televisioonisignaale. Meie autodel ja nutitelefonidel on GPS-vastuvõtjad, mis aitavad meil leida sihtkohta. Ja me imetleme Hubble'i kosmoseteleskoobi hõivatud piltide ja rahvusvahelises kosmosejaamas elavate astronaudite antikristustega.

Isegi paljud satelliidid pääsevad sellest välja. Vaatame mõnda neist ununenud orbiidivatest kangelastest.

Landsat satelliidid on alates 1970. aastate algusest pildistanud Maad, pakkudes kõige pikemat pidevat ülemaailmset rekorda meie planeedi pinnast. See oli juba 23. juulil 1972. aastal asutatud Earthrens Technology Satellite (ERTS) ajal teada all olev Landsat 1, mis hõlmas kahte peamist vahendit - RCA-st ehitatud kaamerat ja multispektraalset skannerit, mis on võimeline Hughes Aircraft Company'i andmed salvestatakse roheliselt, punaselt ja kahel infrapunaskaarel.Satelliidil on selliseid hämmastavaid pilte ja seda peeti nii edukaks, et sellele järgnesid kaaslaste seeria. NASA käivitas hiljemalt 2013. aasta 11. veebruaril Landsat 8 viimase versiooni. Seade sisaldab kahte Maa jälgimise andurit - Operational Land Imager (OLI) ja Thermal Infrared Sensor (TIRS), mis koguvad mitmespektrilisi rannikualade pilte, polaar jää, saared ja kontinendid.

Geostatsionaarsed tegevuskeskkonnaga seotud satelliidid (GOES) ringi Maa geosünkrroonilistes orbiidil, mis kõik kerkivad üle maa fikseeritud ala. See võimaldab satelliitidel jälgida tähelepanelikult atmosfääri ja tuvastada muutuvaid ilmastikuolusid, mis võivad põhjustada tornaadode, orkaanide, äkiliste üleujutuste ja äike. Meteoroloogid kasutavad teavet kellade ja hoiatuste väljaandmiseks rasketes ilmastikutingimustes. Nad võivad kasutada ka GOESi kujutist, et hinnata vihmasusside kogust ja lumesadu kogunemist, mõõta lumeeki ulatust ja mere ja järve jää jääkide liikumist. Alates 1974. aastast on orbiidile paigutatud 15 GOES-i satelliiti, kuid igal ajal vajab see Maa ilmade vaatamiseks kahte seadet - GOES East ja GOES West.

Jason-1 ja Jason-2 on mänginud olulist rolli Maa ookeanide pikaajalises analüüsis. NASA käivitas 7. detsembril 2001 Jason-1, et üle võtta NASA / CNES Topexi / Poseidoni satelliidi poolt ette nähtud kohustused, mis olid alates 1992. aastast ringinud Maal. Ligi 12 aastat on Jason-1 kaardistanud merepinna, tuulekiiruse ja lainekõrgus rohkem kui 95 protsenti Maa jäävabastest ookean


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com