Искусственный спутник
Иску́сственный спу́тник (ИС) — беспилотный космический аппарат, движущийся по орбите вокруг небесного тела.
Первый искусственный спутник Земли (ИСЗ) был запущен 4 октября 1957 года в СССР. С его помощью была впервые измерена плотность верхней атмосферы (по изменениям его орбиты), исследованы особенности распространения радиосигналов в ионосфере, проверены теоретические расчёты и основные технические решения, связанные с выведением ИСЗ на орбиту[1].
История создания первого спутника
Разработка первого спутника Земли проходила под руководством Михаила Тихонравова, а создание ракеты-носителя и вывод спутника на орбиту — Сергея Королёва. Над проектами работали и другие учёные: Мстислав Келдыш, Николай Лидоренко, Михаил Рязанский, Олег Ивановский, Глеб Максимов, Вячеслав Лаппо, Константин Крингауз.
Проектирование
Проектирование первого искусственного спутника Земли началось в ноябре 1956 года. Он был разработан как аппарат с двумя радиомаяками для проведения траекторных измерений. Диапазоны частот передатчиков спутника (20 МГц и 40 МГц) были выбраны таким образом, чтобы сигнал спутника могли принимать радиолюбители без модернизации аппаратуры. Расчеты траектории вывода на орбиту изначально проводились на электромеханических счетных машинах. Электронную счётную машину применили только для последних этапов расчёта.
«Спутник-1» получил форму шара диаметром 58 сантиметров и весом 83,6 килограмма. Герметичный корпус изготовили из алюминиевых сплавов, а внутрь разместили радиоаппаратуру и серебряно-цинковые аккумуляторы, рассчитанные на 2-3 недели. На внешней поверхности находились четыре стержневые антенны длиной 2,4-2,9 метра. Длительность сигнала составляла 0,3 секунды, приём был возможен на расстоянии до 10 тысяч километров[2].
Испытания «Спутника-1»
В начале сентября 1957 года «Простейший Спутник-1» прошёл окончательные испытания на вибростенде и в термокамере. 22 сентября в Тюра-Там прибыла ракета Р-7. По сравнению со штатными, она была значительно облегчена: массивная головная часть заменена переходом под спутник, снята аппаратура системы радиоуправления и одна из систем телеметрии, упрощена автоматика выключения двигателей; масса ракеты в результате была уменьшена на семь тонн.
26 сентября Президиум ЦК КПСС постановил провести запуск спутника в середине октября. 2 октября Сергей Королёв подписал приказ о лётных испытаниях ПС-1 и направил в Москву уведомление о готовности. Однако ответных указаний не пришло, и учёный самостоятельно принял решение о постановке ракеты со спутником на стартовую позицию[2].
Запуск и полёт «Спутника-1»
4 октября 1957 года в 22 часа 28 минут по московскому времени произошёл запуск ракеты со спутником. Через 295 секунд центральный блок ракеты и спутник были выведены на эллиптическую орбиту Земли, а ещё через 20 секунд — «Спутник-1» отделился от ракеты и подал повторяющиеся сигналы «бип-бип». Их ловили на полигоне до тех пор, пока спутник не скрылся за горизонтом.
Была вероятность, что «Спутник-1» не сможет достичь первой космической скорости и выйти на орбиту из-за того, что один из двигателей сработал с задержкой. Кроме того, на 16 секунде отказала система управления опорожнением баков, что привело к повышенному расходу керосина и преждевременному отключению двигателя центрального блока. Однако спутник всё же успешно достиг эллиптической орбиты, по которой двигался в течение 92 дней[2].
Он был мал, этот самый первый искусственный спутник нашей старой планеты, но его звонкие позывные разнеслись по всем материкам и среди всех народов как воплощение дерзновенной мечты человечества.- Сергей Королёв
Потеряв скорость о трение атмосферы, «Спутник-1» начал снижаться и полностью сгорел в плотных слоях атмосферы.
Высота полётов
Искусственные спутники Земли — это объекты, которые находятся в космическом пространстве и вращаются вокруг Земли. Они широко используются в настоящее время для связи, навигации и метеорологии. Однако, чтобы понять, на какой высоте летают искусственные спутники Земли, нужно изучить некоторые основания космической физики.
Когда спутник достигает необходимой скорости, он не просто продолжает двигаться по прямой линии, как пуля, а огибает Землю в направлении, которое обеспечивает равновесие между силой притяжения Земли и его инерционным движением. Это называется круговой орбитой, потому что она описывает круг вокруг Земли.
Однако большинство искусственных спутников не летают по круговым орбитам, а по эллиптическим орбитам. Эллиптическая орбита — это орбита, которая более вытянута, чем круглая, и представляет собой орбиту с более длинной осью (перигей) и более короткой осью (апогей)[3].
Искусственный спутник, находящийся на эллиптической орбите, двигается более быстро в верхней точке своей орбиты, чем в нижней точке. Сначала, спутник находится на перигее, наименьшем расстоянии от Земли. Затем, он перемещается по орбите в направлении апогея, то есть максимальному расстоянию от Земли. Как только спутник достигнет апогея, он начнёт двигаться обратно на перигей.
Это эллиптическое движение приводит к тому, что спутник вибрирует вокруг своего среднего положения, которое на самом деле является периодическим движением. Это означает, что высота спутника постоянно меняется, хотя его скорость остаётся примерно одинаковой[3].
Геостационарная орбита
Геостационарная орбита — это специальная орбита, на которой спутник кажется неподвижным относительно одной конкретной точки на Земле.
Она расположена на высоте приблизительно 35 786 километров над уровнем моря, что соответствует круговой скорости примерно 3,1 км / с. Спутники, находящиеся на геостационарной орбите, обычно используются для круглосуточной связи и телевизионных и радиовещательных передач[3].
Низкоорбитальный спутник — это спутник, находящийся в низкой околоземной орбите (LEO).
Они находятся на высоте от 180 км до 2 000 км над уровнем моря. Спутники, находящиеся на низкой орбите, имеют более высокую скорость, чем спутники, находящиеся на высокой орбите. Они также часто используются для метеорологического мониторинга, наблюдения Земли и научных исследований[3].
Среднеорбитальные спутники
Среднеорбитальный спутник — это спутник, находящийся на средней орбите. Обычно он находится на высоте от 2 000 км до 35 786 км сверху над уровнем моря.
В этой орбите также находится множество спутников для связи, местной навигации и научных исследований. Среднеорбитальные спутники обладают более широкой зоной покрытия, чем низкоорбитальные, поэтому они полезны для многих видов коммуникации[3].
Итоги
Искусственные спутники Земли находятся на различных высотах. Низкие орбиты используются для научных исследований, наблюдения за погодой и многих других задач, а высокие орбиты дают возможность обеспечивать круглосуточную связь и другие телекоммуникационные услуги. Знание основных законов небесной механики и орбитальной физики может помочь понять, как избежать столкновений и оптимизировать работу искусственных спутников Земли.
Примечания
- ↑ Искусственный спутник. Универсальная Энциклопедия Кирилла и Мефодия. Дата обращения: 22 мая 2023.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 "Бип-бип": история запуска первого в мире спутника Земли Как прошёл запуск первого в мире искусственного спутника Земли. РЕН ТВ (4 октября 2022). Дата обращения: 22 мая 2023.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Высота на которой летает искусственный спутник Земли. МКС онлайн. Дата обращения: 22 мая 2023.
Ссылки
- Космическая энциклопедия
- Большая Российская Энциклопедия
- Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос»
 | Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело! |
 | Данная статья имеет статус «проверенной». Это говорит о том, что статья была проверена экспертом |