Mikä on keinotekoinen maasatelliitti. Keinotekoinen maasatelliitti

4. lokakuuta 1957 maailman ensimmäinen keinotekoinen Maan satelliitti laukaistiin matalan Maan kiertoradalle. Näin alkoi avaruusaika ihmiskunnan historiassa. Siitä lähtien keinotekoiset satelliitit ovat säännöllisesti auttaneet tutkimaan galaksimme kosmisia kappaleita.

Keinotekoiset maasatelliitit (AES)

Vuonna 1957 Neuvostoliitto laukaisi ensimmäisenä satelliitin matalalle Maan kiertoradalle. Yhdysvallat oli toinen, joka teki tämän, vuotta myöhemmin. Myöhemmin monet maat lähettivät satelliittinsa Maan kiertoradalle - tähän käytettiin kuitenkin usein Neuvostoliitosta, Yhdysvalloista tai Kiinasta ostettuja satelliitteja. Nykyään jopa radioamatöörit laukaisevat satelliitteja. Monilla satelliiteilla on kuitenkin tärkeitä tehtäviä: tähtitieteelliset satelliitit tutkivat galaksia ja avaruusobjekteja, biosatelliitit auttavat tekemään tieteellisiä kokeita elävillä organismeilla avaruudessa, meteorologiset satelliitit mahdollistavat sään ennustamisen ja maapallon ilmaston seurannan, ja navigointi- ja viestintäsatelliittien tehtävät selviävät niiden nimestä. Satelliitit voivat olla kiertoradalla useista tunteista useisiin vuosiin: esimerkiksi miehitetystä avaruusaluksesta voi tulla lyhytaikainen keinotekoinen satelliitti ja avaruusasemasta pitkäaikainen avaruusalus Maan kiertoradalla. Vuodesta 1957 lähtien on laukaistu yhteensä yli 5 800 satelliittia, joista 3 100 on edelleen avaruudessa, mutta näistä kolmesta tuhannesta vain noin tuhat on toiminnassa.

Keinotekoiset kuun satelliitit (ALS)

Aikoinaan ISL:t olivat erittäin hyödyllisiä Kuun tutkimisessa: saapuessaan sen kiertoradalle satelliitit kuvasivat kuun pintaa korkea resoluutio ja lähetti kuvia Maahan. Lisäksi satelliittien lentorataa muuttamalla pystyttiin tekemään johtopäätöksiä Kuun gravitaatiokentästä, sen muodon ominaisuuksista ja sisäinen rakenne. Tässä Neuvostoliitto jälleen kaikkia edellä: Neuvostoliitto astui ensimmäisenä kuun kiertoradalle vuonna 1966 automaattinen asema"Luna-10". Ja seuraavien kolmen vuoden aikana laukaistiin vielä 5 Luna-sarjan Neuvostoliiton satelliittia ja 5 Lunar Orbiter -sarjan amerikkalaista satelliittia.

Auringon keinotekoiset satelliitit

On kummallista, että 1970-luvulle asti keinotekoiset satelliitit ilmestyivät Auringon lähelle... vahingossa. Ensimmäinen tällainen satelliitti oli Luna 1, joka ohitti Kuun ja saapui Auringon kiertoradalle. Ja tämä huolimatta siitä, että siirtyminen heliosentriselle kiertoradalle ei ole niin yksinkertaista: laitteen on saavutettava toinen kosminen nopeus ylittämättä kolmatta. Ja kun lähestyt planeettoja, laite voi hidastua ja tulla planeetan satelliitiksi tai kiihtyä ja poistua kokonaan aurinkokunnasta. Mutta NASAn satelliitit, jotka kiertävät aurinkoa lähellä maapallon kiertorataa, alkoivat mitata yksityiskohtaisia ​​aurinkotuulen parametreja. Japanilainen satelliitti tarkkaili aurinkoa röntgensäteissä noin kymmenen vuoden ajan - vuoteen 2001 asti. Venäjä laukaisi aurinkosatelliitin vuonna 2009: Coronas-Photon tutkii dynaamisimpia auringon prosesseja ja seuraa auringon aktiivisuutta kellon ympäri ennustaakseen geomagneettisia häiriöitä.

Marsin keinotekoiset satelliitit (ISM)

Ensimmäiset Marsin keinotekoiset satelliitit olivat... kolme ISM:ää kerralla. Neuvostoliitto laukaisi kaksi avaruusluotainta ("Mars-2" ja "Mars-3") ja toinen Yhdysvallat ("Mariner-9"). Mutta pointti ei ole siinä, että laukaisu olisi ollut "kilpajuoksu" ja päällekkäisyyttä: jokaisella näistä satelliiteista oli oma tehtävänsä. Kaikki kolme ISM:ää laukaistiin merkittävästi erilaisille elliptisille kiertoradalle ja suorittivat erilaisia ​​tieteellisiä tutkimuksia, jotka täydensivät toisiaan. Mariner 9 tuotti Marsin pinnan kartan kartoitusta varten, ja Neuvostoliiton satelliitit tutkivat planeetan ominaisuuksia: aurinkotuulen virtausta Marsin ympärillä, ionosfääriä ja ilmakehää, topografiaa, lämpötilajakaumaa, ilmakehän vesihöyryn määrää ja muita tietoja. Lisäksi Mars 3 teki ensimmäisenä maailmassa pehmeän laskun Marsin pinnalle.

Venuksen keinotekoiset satelliitit (ASV)

Ensimmäiset WIS:t olivat jälleen Neuvostoliiton avaruusaluksia. Venera 9 ja Venera 10 saapuivat kiertoradalle vuonna 1975. Saavutettuaan planeetalle. Ne jaettiin satelliiteiksi ja planeetalle lasketuiksi laitteiksi. WIS-tutkan ansiosta tutkijat pystyivät saamaan radiokuvia korkea aste yksityiskohdat, ja laitteet, jotka laskeutuivat pehmeästi Venuksen pintaan, ottivat maailman ensimmäiset valokuvat toisen planeetan pinnasta... Kolmas satelliitti oli amerikkalainen Pioneer Venera 1 - se laukaistiin kolme vuotta myöhemmin.

Keinotekoiset maasatelliitit

Ylläpito. Keinotekoiset maasatelliitit ovat avaruusaluksia, jotka on laukaissut matalan Maan kiertoradalle. Satelliittien kiertoradan muoto riippuu satelliitin nopeudesta ja sen etäisyydestä Maan keskustasta ja on ympyrä tai ellipsi. Lisäksi kiertoradat eroavat kaltevuudeltaan ekvatoriaaliseen tasoon nähden sekä pyörimissuunnassa. Satelliittien kiertoradan muotoon vaikuttavat Maan gravitaatiokentän epäpalloisuus, Kuun, Auringon ja muiden taivaankappaleiden gravitaatiokentät sekä satelliitin liikkuessa ilmakehän ylemmissä kerroksissa syntyvät aerodynaamiset voimat jne. syyt.

Satelliitin kiertoradan muodon valinta riippuu pitkälti sen tarkoituksesta ja sen suorittamien tehtävien ominaisuuksista.

Keinotekoisen satelliitin tarkoitus. Ratkaistavista tehtävistä riippuen satelliitit jaetaan tutkimus-, soveltava- ja sotilaallisiin.

Tutkimus AES:llä tutkitaan maata, taivaankappaleita ja ulkoavaruutta. Heidän avullaan suoritetaan geofysikaalisia, tähtitieteellisiä, geodeettisia, biologisia ja muita tutkimuksia. Tällaisten satelliittien kiertoradat vaihtelevat: melkein pyöreästä 200...300 km korkeudessa pitkänomaiseen elliptiseen, jonka apogee-korkeus on jopa 500 tuhatta km. Nämä ovat satelliitit "Prognoz", "Electron", "Proton" jne., jotka on lähetetty kiertoradalle tutkimaan auringon aktiivisuuden prosesseja ja niiden vaikutusta Maan magnetosfääriin, tutkimaan kosmisia säteitä ja yliäänienergiahiukkasten vuorovaikutusta aineen kanssa.

TO sovelletaan AES sisältää viestintä (televiestintä), meteorologinen, geodeettinen, navigointi, okeanografinen, geologinen, pelastus ja etsintä ja muut.

Erityisen tärkeitä ovat viestintäsatelliitit- "Molniya" (kuva 2.5), "Rainbow", "Screen", "Horizon", suunniteltu televisio-ohjelmien välittämiseen ja pitkän matkan radioviestinnän tarjoamiseen. Ne käyttävät elliptisiä synkronisia ratoja, joilla on suuri epäkeskisyys. Jatkuvaa viestintää varten sinulla pitäisi olla kolme tällaista satelliittia. Raduga-, Ekran- ja Horizon-satelliiteilla on myös pyöreät ekvatoriaaliset geostationaariset kiertoradat, joiden korkeus on 35 500 - 36 800 km, mikä mahdollistaa ympärivuorokautisen viestinnän maassa sijaitsevien vastaanottavien televisioasemien Orbita-verkon kautta.

Kaikilla näillä satelliiteilla on dynaaminen stabilointi suhteessa maahan ja aurinkoon, minkä ansiosta ne voivat luotettavasti välittää vastaanotettuja signaaleja sekä suunnata aurinkopaneeleja (SB) kohti aurinkoa.

Riisi. 2.5. Kaavio yhdistetystä keinotekoisesta maasatelliitista "Molniya":

1 - suuntajärjestelmän anturit; 2 - SB-paneelit; 3 - radiovastaanottimet ja -lähettimet;
4 - antennit; 5 - hydratsiinipullot; 6 - kiertoradan korjausmoottori; 7 - patterit

Meteorologinen Meteorityyppiset satelliitit laukaistaan ​​ympyräradalle 900 km:n korkeudessa. Ne tallentavat ilmakehän ja pilvien tilan, käsittelevät vastaanotetun tiedon ja välittävät sen Maahan (yhdessä kierrossa satelliitti tutkii jopa 20 % maapallon pinta-alasta).

Geodeettinen Satelliittisatelliitit on suunniteltu maaston kartoittamiseen ja maanpinnan kohteiden yhdistämiseen ottaen huomioon sen kohokuvio. Tällaisten satelliittien aluksella oleva kompleksi sisältää: laitteet, joiden avulla voit tallentaa tarkasti niiden sijainnin avaruudessa suhteessa maatason ohjauspisteisiin ja määrittää niiden välisen etäisyyden.

Navigointi"Cicada" ja "Hurricane" tyyppiset AES:t on suunniteltu maailmanlaajuisille satelliittinavigointijärjestelmille "GLONASS", "Cosmos-1000" (Venäjä), "Navstar" (USA) - tarjoamaan merialusten, lentokoneiden ja muiden liikkuvien navigointia esineitä. Navigointi- ja radiojärjestelmien avulla laiva tai lentokone voi määrittää sijaintinsa suhteessa useisiin satelliitteihin (tai useisiin pisteisiin satelliitin kiertoradalla). Navigointisatelliiteille polaariradat ovat parempia, koska ne peittävät koko maan pinnan.

Sotilaallinen AES:iä käytetään viestinnän, komentojen ja ohjauksen tarjoamiseen sekä erilaisia ​​tyyppejä tiedustelu (alueiden tarkkailu, sotilaalliset tilat, ohjusten laukaisut, laivojen liikkeet jne.), samoin kuin lentokoneiden, ohjusten, laivojen, sukellusveneiden jne.

Satelliittien aluksella olevat laitteet. Satelliitin aluksella olevien laitteiden kokoonpano määräytyy satelliitin tarkoituksen mukaan.

Laitteet voivat sisältää erilaisia ​​laitteita ja laitteita valvontaan. Nämä laitteet voivat käyttötarkoituksensa mukaan toimia eri tavoin fyysisiä periaatteita. Satelliittiin voidaan asentaa esimerkiksi: optinen teleskooppi, radioteleskooppi, laserheijastin, näkyvällä ja infrapuna-alueella toimivat valokuvauslaitteet jne.

Havaintotulosten käsittelyä ja analysointia varten satelliitille voidaan asentaa monimutkaisia ​​tieto- ja analyyttisiä komplekseja tietokonetekniikalla ja muilla keinoilla. Aluksella vastaanotetut ja käsitellyt, yleensä koodien muodossa olevat tiedot välitetään maahan erityisillä eri radiotaajuusalueilla toimivilla junaradiojärjestelmillä. Radiokompleksi voi sisältää useita antenneja erilaisia ​​tyyppejä ja käyttötarkoitukset (parabolinen, kierre, tappi, sarvi jne.).

Satelliitin liikkeen ohjaamiseksi ja sen sisäisten laitteiden toiminnan varmistamiseksi satelliitille on asennettu onboard-ohjauskompleksi, joka toimii itsenäisesti (aluksella saatavilla olevien ohjelmien mukaisesti) sekä satelliitilta saatujen komentojen mukaan. maaohjauskompleksi.

Sähköenergian tuottamiseksi aluksella olevalle kompleksille sekä kaikille aluksella oleville instrumenteille ja laitteille asennetaan puolijohdeelementeistä tai polttoainepaneeleista kootut aurinkopaneelit. kemiallisia alkuaineita tai ydinvoimaloita.

Propulsiojärjestelmät. Joissakin satelliiteissa on propulsiojärjestelmiä, joita käytetään lentoradan korjaamiseen tai pyörimisen vakautukseen. Näin ollen matalan kiertoradan satelliittien käyttöiän pidentämiseksi niille käynnistetään ajoittain moottoreita, jotka siirtävät satelliitit korkeammalle kiertoradalle.

Satelliittisuuntajärjestelmä. Useimmat satelliitit käyttävät suuntausjärjestelmää, joka varmistaa akselien kiinteän sijainnin suhteessa maan pintaan tai mihin tahansa taivaankappaleeseen (esimerkiksi ulkoavaruuden tutkimiseen kaukoputkien ja muiden instrumenttien avulla). Suuntaus suoritetaan mikrorakettimoottoreilla tai suihkusuuttimilla, jotka sijaitsevat satelliitin pinnalla tai ulkonevilla rakenteilla (paneelit, ristikot jne.). Keinotekoisten satelliittien vakauttamiseksi keskisuurilla ja korkeilla kiertoradoilla tarvitaan erittäin pieniä työntövoimaa (0,01...1 N).

Suunnitteluominaisuuksia. AES:t laukaistaan ​​kiertoradalle erityisillä suojakalvoilla, jotka vaimentavat kaikki aerodynaamiset ja lämpökuormat. Siksi satelliitin muoto ja suunnitteluratkaisut määräytyvät toiminnallisuuden ja sallittujen mittojen mukaan. Tyypillisesti keinotekoisilla satelliiteilla on monoblock-, multiblock- tai ristikkorakenteet. Osa laitteista on sijoitettu termostaattisesti suljettuihin osastoihin.

Automaattiset planeettojenväliset asemat

Johdanto. Automaattiset planeettojenväliset asemat (AIS) on suunniteltu lennoille Kuuhun ja aurinkokunnan planeetoille. Niiden ominaisuudet määräytyvät suuren toimintaetäisyyden Maasta (painovoimakentän toiminta-alueelta poistumiseen asti) ja lentoajan (voidaan mitata vuosina). Kaikki tämä asettaa erityisiä vaatimuksia niiden suunnittelulle, ohjaukselle, virtalähteelle jne.

Yleinen muoto ja AMS:n tyypillinen layout on esitetty käyttämällä esimerkkiä automaattisesta planeettojenvälisestä asemasta "Vega" (kuva 2.6).

Riisi. 2.6. Yleisnäkymä automaattisesta planeettojenvälisestä asemasta "Vega":

1 - laskeutuva ajoneuvo; 2 - kiertoradalla ajoneuvo; 3 - aurinko akku; 4 - tieteellisten laitteiden lohkot; 5 - matalasuuntainen antenni; 6 - erittäin suuntaava antenni

AMS-lennot alkoivat tammikuussa 1959, kun Neuvostoliiton AMS Luna-1 laukaistiin kiertoradalle, joka lensi Kuuhun. Saman vuoden syyskuussa Luna 2 saavutti Kuun pinnan, ja lokakuussa Luna 3 kuvasi planeetan näkymätöntä puolta ja välitti nämä kuvat Maahan.

Vuosina 1970 - 1976 kuun maaperänäytteitä toimitettiin Kuusta Maahan, ja Lunokhods toimi onnistuneesti Kuussa. Nämä saavutukset ylittivät huomattavasti amerikkalaisen Kuun tutkimisen automaattisilla ajoneuvoilla.

Venuksesta (vuodesta 1961) ja Marsiin (vuodesta 1962 lähtien) laukaistettujen avaruusluotainten avulla saatiin ainutlaatuista tietoa näiden planeettojen ja niiden ilmakehän rakenteesta ja parametreista. Avaruusalusten lentojen seurauksena todettiin, että Venuksen ilmakehän paine on yli 9 MPa (90 atm) ja lämpötila on 475 ° C; panoraama planeetan pinnasta saatiin. Nämä tiedot välitettiin Maahan käyttämällä monimutkaista yhdistettyä rakennetta AMS, jonka yksi osista laskeutui pinta planeetta, ja toinen, satelliitin kiertoradalle, vastaanotti tietoa ja välitti sen Maahan. Samanlaisia ​​monimutkaisia ​​tutkimuksia tehtiin Marsissa. Samojen vuosien aikana Zond-avaruusalukselta saatiin runsaasti tieteellistä tietoa Maasta, jonka pohjalta kehitettiin monia suunnitteluratkaisuja myöhempiä avaruusaluksia varten, myös niiden palattua Maahan.

Riisi. 2.7. Vega-avaruusaluksen lentorata Venuksen planeetalle ja Halley-komeetalle

Amerikkalaisten avaruusalusten "Ranger", "Surveyor", "Mariner", "Viking" lennot jatkoivat Kuun, Venuksen ja Marsin tutkimusta ("Mariner-9" - Marsin ensimmäinen keinotekoinen satelliitti, tuli kiertoradalle 13. marraskuuta , 1971 onnistuneen jarrutusliikkeen jälkeen , kuva 2.9), ja Pioneer-, Voyager- ja Galileo-luotaimet saavuttivat kaukaiset planeetat aurinkokunta: Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, joka lähettää ainutlaatuisia kuvia ja tietoja näistä planeetoista.

Riisi. 2.9 Mariner 9, Marsin ensimmäinen keinotekoinen satelliitti, tuli kiertoradalle 13. marraskuuta 1971 suoritettuaan onnistuneen jarrutusliikkeen:

1 - matalasuuntainen antenni; 2 - ohjausmoottori; 3 - polttoainesäiliö (2 kpl); 4 - laite suuntaamiseksi tähteen Canopus; 5 - sylinteri käyttövoimajärjestelmän paineistusjärjestelmässä; 6 -lämmönsäätöjärjestelmän kaihtimet; 7 - infrapuna-interferometri-spektrometri; 8 - televisiokamera pienellä katselukulmalla;
9 - ultraviolettispektrometri; 10 -TV-kamera laajalla katselukulmalla; 11 - infrapunaradiometri; 12 - erittäin suuntaava antenni; 13 - auringon talteenottoanturit (4 kpl); 14 - auringon seurantaanturi; 15 - antenni kohtuullisella vahvistuksella; 16 - aurinkokennopaneeli (4 kpl).

AMS kiertää. Avaruusalusten lennoille aurinkokunnan planeetoille on annettava nopeus, joka on lähellä toista kosmista nopeutta tai jopa ylittää sen, ja kiertorata on paraabelin tai hyperbolin muotoinen. Lähestyessään kohdeplaneettaa AMS menee gravitaatiokentän vyöhykkeelle (gravisfääri), joka muuttaa kiertoradan muotoa. Siten AWS:n liikerata voi koostua useista osista, joiden muodon määräävät taivaanmekaniikan lait.

AMS:n junalaitteet. Planeettojen tutkimukseen tarkoitetulle AWS:lle asennetaan ratkaistavista tehtävistä riippuen erilaisia ​​​​instrumentteja ja laitteita: televisiokamerat pienellä ja suurella katselukulmalla, kamerat ja fotopolarimetrit, ultraviolettispektrometrit ja infrapunainterferometrit, magnetometrit, kosmisten säteiden ilmaisimet ja varautuneet hiukkaset, mittauslaitteiden plasmaominaisuudet, teleskoopit jne.

Suunniteltua tutkimusta varten osa tieteellisistä instrumenteista voidaan sijoittaa AWS-koteloon, osa poistetaan kotelosta ristikoiden tai tankojen avulla, asennetaan skannausalustoille ja käännetään akseliensa suhteen.

Vastaanotetun ja käsitellyn tiedon siirtämiseksi maahan AMS:ään asennetaan erityiset lähettävät ja vastaanottavat radiolaitteet, joissa on erittäin suunnattu parabolinen antenni, sekä aluksen ohjauskompleksi, jossa on laskentalaite, joka tuottaa komentoja instrumenttien ja laitteiden toimintaa varten. järjestelmät aluksella.

AWS:ssä voidaan käyttää aurinkopaneeleja tai ydinradioisotooppitermosähköisiä generaattoreita (tarvitaan pitkille lennoille kaukaisille planeetoille) varustaakseen koneen ohjauskompleksia ja instrumentteja sähköllä.

AMS-suunnittelun ominaisuudet. AMC:n tukirakenteessa on yleensä kevyt ristikkokehys (taso), johon kaikki laitteet, järjestelmät ja osastot on asennettu. Elektronisissa ja muissa laitteissa käytetään suljettuja osastoja, joissa on monikerroksinen lämpöeristys ja lämmönsäätöjärjestelmä.

AWS on varustettava kolmiakselisella suuntausjärjestelmällä, joka seuraa tiettyjä maamerkkejä (esim. aurinko, tähti Canopus). AMS:n avaruudellinen suuntaus ja lentoradan korjausliikkeet suoritetaan mikrorakettimoottoreilla tai kuumilla tai kylmillä kaasuilla toimivilla suuttimilla.

AMS:llä voi olla kiertoradalla ohjattava propulsiojärjestelmä lentoradan korjaamiseksi tai AMS:n siirtämiseksi planeetan tai sen satelliitin kiertoradalle. Jälkimmäisessä tapauksessa AWS:n suunnittelusta tulee huomattavasti monimutkaisempi, koska Aseman laskeminen planeettojen pinnalle vaatii jarrutusta. Se suoritetaan käyttämällä jarrutuspropulsiojärjestelmää tai planeetan ilmakehän vuoksi (jos sen tiheys on riittävä jarrutukseen, kuten Venuksella). Jarruttamisen ja laskeutumisen aikana rakenteeseen ja instrumentteihin kohdistuu merkittäviä kuormituksia, joten laskeutumisosa yleensä erotetaan AMS:stä, mikä antaa sille sopivan lujuuden ja suojaa sitä lämmöltä ja muilta kuormituksilta.

Avaruusaluksen laskeutumisosassa voi olla erilaisia ​​tutkimuslaitteita, välineitä sen liikkumiseen planeetan pinnalla (esim. Lunokhod Luna-17-avaruusaluksella) ja jopa laite, joka palaa Maahan maakapselin kanssa ( Luna-16 avaruusalus). Jälkimmäisessä tapauksessa paluuautoon asennetaan ylimääräinen propulsiojärjestelmä, joka kiihdyttää ja korjaa paluuajoneuvon liikeradan.

Maan ensimmäinen keinotekoinen satelliitti

Keinotekoinen maasatelliitti (AES) - pyörii geosentrisellä kiertoradalla.

Keinotekoisen maasatelliitin liike geostationaarisella kiertoradalla

Liikkuakseen maapallon kiertoradalla laitteessa on oltava alkunopeus, yhtä suuri tai suurempi kuin ensimmäinen pakonopeus. AES-lennot suoritetaan jopa useiden satojen tuhansien kilometrien korkeuksissa. Satelliitin lentokorkeuden alaraja määräytyy tarpeesta välttää nopeaa jarrutusta ilmakehässä. Satelliitin kiertoaika voi keskimääräisestä lentokorkeudesta riippuen vaihdella puolestatoista tunnista useisiin vuosiin. Erityisen tärkeitä ovat geostationaarisella kiertoradalla olevat satelliitit, joiden kiertoaika on tiukasti yhtä suuri kuin vuorokausi ja siksi ne "roikkuvat" maahavainnoijalle liikkumattomina taivaalla, mikä mahdollistaa antennien pyörivistä laitteista eroon.

Termillä satelliitti tarkoitetaan yleensä miehittämättömiä avaruusaluksia, mutta maata lähellä olevat miehitetyt ja automaattiset rahtialukset sekä kiertorata-asemat ovat pohjimmiltaan myös satelliitteja. Automaattiset planeettojen väliset asemat ja planeettojen väliset avaruusalukset voidaan laukaista syvään avaruuteen sekä ohittamalla satelliittivaiheen (ns. oikea nousu) että alustavan laukaisun jälkeen ns. satelliitin vertailukiertorata.

Avaruusajan alussa satelliitteja laukaistiin vain kantorakettien avulla, ja 1900-luvun lopulla myös muiden satelliittien - kiertorata-asemien ja avaruusalusten (ensisijaisesti MTKK:n avaruussukkulalta) - laukaisu yleistyi. . Satelliittien laukaisukeinona se on teoriassa mahdollista, mutta MTKK:n avaruusaluksia, avaruustykkejä ja avaruushissejä ei ole vielä toteutettu. Vain vähän aikaa avaruuskauden alkamisen jälkeen yleistyi laukaista useampi kuin yksi satelliitti yhdellä kantoraketilla, ja vuoden 2013 loppuun mennessä samanaikaisesti laukaisujen määrä joissakin kantoraketeissa ylitti kolme tusinaa. Joidenkin laukaisujen aikana myös kantorakettien viimeiset vaiheet tulevat kiertoradalle ja niistä tulee käytännössä satelliitteja joksikin aikaa.

Miehittämättömien satelliittien massat ovat useista kiloista kahteen tusinaan tonniin ja mitat useista sentteistä (erityisesti aurinkopaneeleja ja sisäänvedettyjä antenneja käytettäessä) useisiin kymmeniin metreihin. Avaruusalukset ja avaruuskoneet, jotka ovat satelliitteja, saavuttavat useita kymmeniä tonneja ja metrejä, ja esivalmistetut kiertorata-asemat saavuttavat satoja tonneja ja metrejä. 2000-luvulla mikrominiatyrisoinnin ja nanoteknologian kehittyessä erittäin pienten kuutiosatelliittien (yhdestä useaan kiloon ja useista useisiin kymmeniin senttimetreihin) luomisesta on tullut massailmiö, ja uusi formaatti nimeltä poketsat (kirjaimellisesti taskukokoinen) useita satoja tai kymmeniä grammoja ja muutama senttimetri.

Satelliitit on ensisijaisesti suunniteltu palautumattomiksi, mutta jotkin niistä (pääasiassa miehitetyt ja osa rahtiavaruusaluksista) ovat osittain noudettavissa (jossa on laskukone) tai kokonaan (avaruuskoneet ja satelliitit palaavat alukseen).

Keinotekoisia maasatelliitteja käytetään laajalti tieteelliseen tutkimukseen ja soveltaviin tehtäviin (sotilassatelliitit, tutkimussatelliitit, meteorologiset satelliitit, navigointisatelliitit, viestintäsatelliitit, biosatelliitit jne.) sekä koulutuksessa (yliopistosatelliiteista on tullut laajalle levinnyt ilmiö maailmassa Venäjällä Moskovan valtionyliopiston opettajien, jatko-opiskelijoiden ja opiskelijoiden luoma satelliitti on laukaistu, suunnitellaan Baumanin mukaan nimetyn Moskovan valtion teknillisen yliopiston satelliitin laukaisua) ja harrastus-amatööriradiosatelliitteja. Avaruusajan alussa valtiot (kansalliset valtion järjestöt), mutta sitten yksityisten yritysten satelliitit yleistyivät. Kuutioiden ja taskusattien ilmaantumisen myötä, joiden laukaisukustannukset ovat jopa useita tuhansia dollareita, yksityishenkilöt voivat laukaista satelliitteja.

Satelliitteja on laukaissut yli 70 eri maata (sekä yksittäisiä yhtiöitä) käyttäen sekä omia kantorakettejaan (LV) että muiden maiden sekä hallitustenvälisten ja yksityisten organisaatioiden laukaisupalveluina tarjoamia satelliitteja.

Maailman ensimmäinen satelliitti laukaistiin Neuvostoliitossa 4. lokakuuta 1957 (Sputnik-1). Toinen maa, joka laukaisi satelliitin, oli Yhdysvallat 1. helmikuuta 1958 (Explorer 1). Seuraavat maat- Iso-Britannia, Kanada, Italia - laukaisivat ensimmäiset satelliittinsa vuosina 1962, 1962, 1964. vastaavasti amerikkalaisissa kantoraketeissa. Kolmas maa, joka laukaisi ensimmäisen satelliitin kantorakettillaan, oli Ranska 26. marraskuuta 1965 (Asterix). Australia ja Saksa hankkivat ensimmäiset satelliittinsa vuosina 1967 ja 1969. vastaavasti myös Yhdysvaltain kantoraketin avulla. Japani, Kiina ja Israel laukaisivat ensimmäiset satelliittinsa kantoraketeissaan vuosina 1970, 1970 ja 1988. Useat maat - Iso-Britannia, Intia, Iran sekä Eurooppa (hallitustenvälinen järjestö ESRO, nykyinen ESA) - laukaisivat ensimmäiset satelliittinsa ulkomaisille kantoraketeille ennen omien kantorakettien luomista. Monien maiden ensimmäiset satelliitit kehitettiin ja ostettiin muista maista (USA, Neuvostoliitto, Kiina jne.).

Seuraavat satelliittityypit erotellaan:

Tähtitieteelliset satelliitit ovat satelliitteja, jotka on suunniteltu tutkimaan planeettoja, galakseja ja muita avaruusobjekteja.
Biosatelliitit ovat satelliitteja, jotka on suunniteltu suorittamaan tieteellisiä kokeita elävillä organismeilla avaruudessa.
Maan kaukokartoitus
Avaruusalukset - miehitetyt avaruusalukset
Avaruusasemat - pitkäkestoiset avaruusalukset
Meteorologiset satelliitit ovat satelliitteja, jotka on suunniteltu lähettämään tietoa sään ennustamista varten ja myös seuraamaan maapallon ilmastoa
Pienet satelliitit ovat pienipainoisia (alle 1 tai 0,5 tonnia) ja kooltaan pieniä satelliitteja. Sisältää minisatelliitit (yli 100 kg), mikrosatelliitit (yli 10 kg) ja nanosatelliitit (kevyempi kuin 10 kg), sis. CubeSats ja PocketSats.
Tiedustelusatelliitit
Navigointisatelliitit
Viestintäsatelliitit
Kokeelliset satelliitit

10. helmikuuta 2009 tapahtui ensimmäistä kertaa historiassa satelliittien törmäys. Venäläinen sotilassatelliitti (laukaistiin kiertoradalle vuonna 1994, mutta poistettiin käytöstä kaksi vuotta myöhemmin) ja satelliittipuhelinoperaattorin Iridiumin toimiva amerikkalainen satelliitti törmäsivät. "Cosmos-2251" painoi lähes 1 tonnin ja "Iridium 33" 560 kg.

Satelliitit törmäsivät taivaalla Pohjois-Siperian yllä. Törmäyksen seurauksena muodostui kaksi pientä roskaa ja sirpaleita ( kaikki yhteensä fragmentteja oli noin 600).

Keinotekoiset maasatelliitit (satelliitti)

tilaa lentokoneita, laukaistiin kiertoradalle Maan ympäri ja jonka tarkoituksena on ratkaista tieteellisiä ja sovellettavia ongelmia. Ensimmäisen satelliitin laukaisu, josta tuli ensimmäinen ihmisen luoma keinotekoinen taivaankappale, suoritettiin Neuvostoliitossa 4. lokakuuta 1957, ja se oli seurausta saavutuksista rakettitekniikan, elektroniikan, automaattisen ohjauksen, tietokonetekniikan, taivaanrakentamisen alalla. mekaniikka ja muut tieteen ja tekniikan alat. Tämän satelliitin avulla mitattiin ensimmäistä kertaa yläilmakehän tiheys (sen kiertoradan muutoksilla), tutkittiin radiosignaalien etenemisen ominaisuuksia ionosfäärissä, tehtiin teoreettisia laskelmia ja laukaisuun liittyviä teknisiä perusratkaisuja. satelliitin kiertoradalle testattiin. 1. helmikuuta 1958 ensimmäinen amerikkalainen satelliitti, Explorer-1, laukaistiin kiertoradalle, ja hieman myöhemmin myös muut maat lähettivät itsenäisiä satelliitteja: 26. marraskuuta 1965 - Ranska (satelliitti A-1), 29. marraskuuta 1967 - Australia (VRSAT-1). 1"), 11. helmikuuta 1970 - Japani ("Osumi"), 24. huhtikuuta 1970 - Kiina ("China-1"), 28. lokakuuta 1971 - Iso-Britannia ("Prospero"). Jotkut Kanadassa, Ranskassa, Italiassa, Isossa-Britanniassa ja muissa maissa valmistetut satelliitit on laukaistu (vuodesta 1962) käyttämällä amerikkalaisia ​​kantoraketteja. Avaruustutkimuksen käytännössä se on yleistynyt kansainvälistä yhteistyötä. Niinpä sosialististen maiden välisen tieteellisen ja teknisen yhteistyön puitteissa on laukaistu useita satelliitteja. Ensimmäinen niistä, Intercosmos-1, laukaistiin kiertoradalle 14. lokakuuta 1969. Vuoteen 1973 mennessä laukaistiin yhteensä yli 1 300 eri tyyppistä satelliittia, mukaan lukien noin 600 Neuvostoliiton ja yli 700 Yhdysvaltain ja muun maan, mukaan lukien miehitetyt avaruusalukset. satelliitit ja kiertorata-asemat miehistöineen.

Yleistä tietoa satelliiteista. Kansainvälisen sopimuksen mukaan avaruusalusta kutsutaan satelliitiksi, jos se on tehnyt vähintään yhden kierroksen Maan ympäri. Muuten sitä pidetään rakettiluotaimena, joka otti mittauksia mukaan ballistinen lentorata, eikä sitä ole rekisteröity satelliitiksi. Keinotekoisten satelliittien avulla ratkaistavista tehtävistä riippuen ne jaetaan tutkimuksellisiin ja soveltaviin. Jos satelliitti on varustettu radiolähettimillä, jonkinlaisilla mittauslaitteilla, salamalampuilla valosignaalien lähettämiseksi jne., sitä kutsutaan aktiiviseksi. Passiiviset satelliitit on yleensä tarkoitettu havainnointiin maanpinta kun ratkaistaan ​​joitain tieteellisiä ongelmia (tällaisiin satelliitteihin kuuluvat ilmapallosatelliitit, joiden halkaisija on useita kymmeniä m). Tutkimussatelliitteja käytetään maapallon, taivaankappaleiden ja ulkoavaruuden tutkimiseen. Näitä ovat erityisesti geofyysiset satelliitit (katso Geofyysinen satelliitti), geodeettiset satelliitit, kiertoradan tähtitieteelliset observatoriot jne. Sovellussatelliitit ovat viestintäsatelliitteja ja meteorologisia satelliitteja (katso meteorologiset satelliitti), maaresurssien tutkimiseen tarkoitetut satelliitit, navigointisatelliitit (katso Navigointi). satelliitti), satelliitit teknisiin tarkoituksiin (avaruusolosuhteiden materiaalien vaikutusten tutkimiseen, koneen järjestelmien testaamiseen ja testaamiseen) jne. Ihmislentoon tarkoitettuja AES:itä kutsutaan miehitetyiksi satelliiteiksi. Päiväntasaajan tason lähellä sijaitsevia satelliitteja kutsutaan päiväntasaajan kiertoradalla, polaarisella (tai subpolaarisella) kiertoradalla olevia satelliitteja, jotka kulkevat Maan napojen läheltä, kutsutaan polaariseksi. Satelliitit laukaistiin pyöreälle päiväntasaajalle 35860 etäisyydellä km Maan pinnasta ja liikkuessaan suuntaan, joka on sama kuin Maan pyörimissuunta, "roikkuu" liikkumattomana yhden pisteen päällä maan pinnalla; tällaisia ​​satelliitteja kutsutaan paikallaan oleviksi. Kantorakettien viimeiset vaiheet, nokkasuojat ja eräät muut satelliitista kiertoradalle laukaisun aikana erotetut osat edustavat toissijaisia ​​kiertoradan kohteita; niitä ei yleensä kutsuta satelliiteiksi, vaikka ne kiertävät maata ja joissakin tapauksissa toimivat havainnointikohteina tieteellisiin tarkoituksiin.

Mukaisesti kansainvälinen järjestelmä avaruusobjektien (satelliitit, avaruusluotaimet (katso Space Probes) jne.) rekisteröinti kansainvälisen COSPAR-järjestön puitteissa vuosina 1957-1962, avaruusobjektit nimettiin laukaisuvuoden mukaan lisäten kreikkalaisen aakkoston kirjain joka vastaa laukaisun sarjanumeroa annettu vuosi, ja arabialaiset numerot - kiertorataobjektin numero sen kirkkauden tai asteen mukaan tieteellinen merkitys. Joten 1957α2 on ensimmäinen Neuvostoliiton satelliitti, joka laukaistiin vuonna 1957; 1957α1 - tämän satelliitin kantoraketin viimeisen vaiheen nimitys (kantoraketti oli kirkkaampi). Laukaisujen määrän lisääntyessä 1. tammikuuta 1963 alkaen avaruusobjekteja alettiin merkitä laukaisuvuoden, tietyn vuoden laukaisun sarjanumeron ja latinalaisten aakkosten isolla kirjaimella (joskus korvattiin myös sarjanumero). Intercosmos-1-satelliitin nimi on siis: 1969 88A tai 1969 088 01. Kansallisissa avaruustutkimusohjelmissa satelliittisarjoilla on usein myös omat nimensä: "Cosmos" (neuvostoliitto), "Explorer" (USA), "Diadem" (Ranska) ) jne. Ulkomailla sanaa "satelliitti" käytettiin vuoteen 1969 asti vain Neuvostoliiton satelliiteista. Vuosina 1968-69 kansainvälistä monikielistä astronautista sanakirjaa valmisteltaessa päästiin sopimukseen, jonka mukaan termiä "satelliitti" sovellettiin missä tahansa maassa laukaistuihin satelliitteihin.

Satelliittien avulla ratkaistujen tieteellisten ja sovellettavien ongelmien mukaisesti satelliiteilla voi olla eri kokoa, painoa, suunnittelua ja laitteistojen koostumusta. Esimerkiksi pienimmän satelliitin (EPC-sarjasta) massa on vain 0,7 kg; Neuvostoliiton satelliitin "Proton-4" massa oli noin 17 T. Salyut-kiertorataaseman ja siihen telakoituneen Sojuz-avaruusaluksen massa oli yli 25 T. Suurin keinotekoisen satelliitin kiertoradalle lähettämä hyötykuorma oli noin 135 T(Amerikkalainen Apollo-avaruusalus kantoraketin viimeisellä vaiheella). On automaattisia satelliitteja (tutkimus- ja sovellettavia), joissa kaikkien instrumenttien ja järjestelmien toimintaa ohjataan joko maapallolta tai koneessa olevasta ohjelmistolaitteesta tulevilla komennoilla, miehitettyjä satelliitteja ja kiertorata-asemia miehistöineen.

Joidenkin tieteellisten ja sovellettavien ongelmien ratkaisemiseksi on välttämätöntä, että satelliitti on suunnattu tietyllä tavalla avaruudessa, ja suuntaustyyppi määräytyy pääasiassa satelliitin tarkoituksen tai siihen asennettujen laitteiden ominaisuuksien perusteella. Näin ollen pinnalla ja maan ilmakehässä olevien esineiden tarkkailuun tarkoitetuilla satelliiteilla on kiertoradan suuntaus, jossa yksi akseleista on jatkuvasti suunnattu pystysuoraan; Tähtitieteellisen tutkimuksen satelliitit on suunnattu taivaankappaleisiin: tähtiin, aurinkoon. Suunta voi muuttua maan käskystä tai tietyn ohjelman mukaan. Joissakin tapauksissa koko satelliitti ei ole suunnattu, vaan vain sen yksittäiset elementit, esimerkiksi erittäin suunnatut antennit - kohti maapisteitä, aurinkopaneelit - kohti aurinkoa. Jotta satelliitin tietyn akselin suunta pysyisi muuttumattomana avaruudessa, sille annetaan kierto tämän akselin ympäri. Suuntaukseen käytetään myös gravitaatio-, aerodynaamisia ja magneettisia järjestelmiä - niin sanottuja passiivisia orientaatiojärjestelmiä ja reaktiivisilla tai inertiaalisilla ohjauselementeillä varustettuja järjestelmiä (yleensä monimutkaisissa satelliiteissa ja avaruusaluksissa) - aktiivisia suuntausjärjestelmiä. AES:t, joissa on suihkumoottorit ohjailua, lentoradan korjausta tai kiertoradalta poistumista varten, on varustettu liikkeenohjausjärjestelmillä, olennainen osa mikä on suuntausjärjestelmä.

Useimpien satelliittien ajoneuvojen laitteiden virtalähteenä toimivat aurinkopaneelit, joiden paneelit on suunnattu kohtisuoraan auringonsäteiden suuntaan tai sijaitsevat niin, että Aurinko valaisee osan niistä missä tahansa kohdassa suhteessa satelliitteihin. satelliitti (ns. ympärisuuntaiset aurinkopaneelit). Aurinkoparistot takaavat laivan laitteiden pitkäaikaisen toiminnan (jopa useita vuosia). Rajoitetuille käyttöajoille (jopa 2-3 viikkoa) suunniteltu AES käyttää sähkökemiallisia virtalähteitä - akkuja, polttokennoja. Joissakin satelliiteissa on isotooppigeneraattoreita sähköenergiaa. Satelliittien lämpötilaa, joka on välttämätön niiden sisäisten laitteiden toiminnan kannalta, ylläpidetään lämmönsäätöjärjestelmillä.

Keinotekoisissa satelliiteissa, joille on ominaista merkittävä lämmöntuotanto laitteistaan, ja avaruusaluksissa käytetään nestemäisellä lämmönsiirtopiirillä varustettuja järjestelmiä; satelliiteissa, joissa on alhainen lämmöntuotantolaitteisto, joissakin tapauksissa on rajoitettu passiivisin keinoin lämmönsäätö (ulkopinnan valinta sopivalla optisella kertoimella, yksittäisten elementtien lämmöneristys).

Tieteellisen ja muun tiedon siirto satelliiteista Maahan tapahtuu radiotelemetriajärjestelmien avulla (joissa on usein sisäisiä tallennuslaitteita tietojen tallentamiseksi satelliittilennon aikana maapisteiden radionäkyvyysvyöhykkeiden ulkopuolella).

Miehitetyissä satelliiteissa ja joissakin automaattisissa satelliiteissa on laskeutumisajoneuvot miehistön, yksittäisten instrumenttien, elokuvien ja koe-eläinten palauttamiseksi Maahan.

Satelliittien liikkuminen. AES laukaistaan ​​kiertoradalle automaattiohjattujen monivaiheisten kantorakettien avulla, jotka liikkuvat laukaisusta tiettyyn laskettuun pisteeseen avaruudessa suihkumoottoreiden kehittämän työntövoiman ansiosta. Tämä polku, jota kutsutaan keinotekoisen satelliitin kiertoradalle laukaisemiseksi tai raketin liikkeen aktiiviseksi osaksi, vaihtelee yleensä useista sadaista kahdesta kolmeen tuhatta kilometriä. km. Raketti alkaa liikkua pystysuunnassa ylöspäin ja kulkee maan ilmakehän tiheimpien kerrosten läpi suhteellisen alhaisella nopeudella (mikä vähentää energiakustannuksia ilmakehän vastuksen voittamiseksi). Kun raketti nousee, se kääntyy vähitellen ympäri, ja sen liikesuunnasta tulee lähes vaakasuora. Tällä lähes vaakasuoralla segmentillä raketin työntövoimaa ei käytetä Maan vetovoiman ja ilmakehän vastuksen jarrutusvaikutuksen voittamiseen, vaan lähinnä nopeuden lisäämiseen. Kun raketti saavuttaa suunnittelunopeuden (suuruus ja suunta) aktiivisen osan lopussa, suihkumoottorien toiminta pysähtyy; Tämä on niin kutsuttu piste satelliitin laukaisussa kiertoradalle. Laukattu avaruusalus, joka kantaa raketin viimeistä vaihetta, erottuu siitä automaattisesti ja alkaa liikkua tietyllä kiertoradalla suhteessa Maahan, jolloin siitä tulee keinotekoinen taivaankappale. Sen liikkeeseen kohdistuu passiivisia voimia (Maan, samoin kuin Kuun, Auringon ja muiden planeettojen painovoima, Maan ilmakehän vastus jne.) ja aktiivisia (ohjaus)voimia, jos avaruusalukseen asennetaan erityisiä suihkumoottoreita. Satelliitin alkukiertoradan tyyppi suhteessa Maahan riippuu täysin sen sijainnista ja nopeudesta aktiivisen liikevaiheen lopussa (hetkellä, kun satelliitti tulee kiertoradalle), ja se lasketaan matemaattisesti taivaanmekaniikan menetelmillä. Jos tämä nopeus on yhtä suuri tai suurempi (mutta ei enempää kuin 1,4 kertaa) ensimmäinen kosminen nopeus (katso kosmiset nopeudet) (noin 8 km/sek lähellä Maan pintaa), ja sen suunta ei poikkea paljon vaakatasosta, niin avaruusalus tulee Maan satelliitin kiertoradalle. Piste, jossa satelliitti tulee kiertoradalle, sijaitsee tässä tapauksessa lähellä kiertoradan perigeetä. Radan sisäänpääsy on mahdollista myös muissa kiertoradan kohdissa, esimerkiksi lähellä apogeaa, mutta koska tässä tapauksessa satelliitin kiertorata sijaitsee laukaisupisteen alapuolella, itse laukaisupisteen tulisi sijaita melko korkealla ja nopeuden lopussa. aktiivisen segmentin tulee olla hieman pienempi kuin pyöreä.

Ensimmäisen likiarvon mukaan satelliitin kiertorata on ellipsi, jonka fokus on Maan keskustassa (tietyssä tapauksessa ympyrä), joka säilyttää vakion aseman avaruudessa. Liikkumista sellaisella kiertoradalla kutsutaan häiriöttömäksi ja se vastaa olettamuksia, että Maa vetää puoleensa Newtonin lain mukaan pallona, ​​jolla on pallotiheysjakauma ja että vain Maan vetovoima vaikuttaa satelliittiin.

Tekijät, kuten maan ilmakehän vastus, maan puristus, paine auringonsäteily, Kuun ja Auringon vetovoima, ovat syynä poikkeamiin häiriöttömästä liikkeestä. Näiden poikkeamien tutkiminen mahdollistaa uuden tiedon hankkimisen Maan ilmakehän ominaisuuksista ja Maan gravitaatiokentästä. Ilmakehän vastuksen vuoksi satelliitit liikkuvat kiertoradalla perigeeillä useiden satojen korkeudessa km, laskevat vähitellen ja putoavat suhteellisen tiheisiin ilmakehän kerroksiin 120-130 asteen korkeudessa km ja alhaalla ne romahtavat ja palavat; siksi niiden käyttöikä on rajallinen. Esimerkiksi kun ensimmäinen Neuvostoliiton satelliitti tuli kiertoradalle, se oli noin 228 korkeudessa km Maan pinnan yläpuolella ja sen lähes vaakasuora nopeus oli noin 7,97 km/sek. Sen elliptisen kiertoradan puolipääakseli (eli keskimääräinen etäisyys Maan keskustasta) oli noin 6950 km, jakso 96.17 min, ja kiertoradan pienimmät ja kaukaisimmat pisteet (perigee ja apogee) sijaitsivat korkeuksissa noin 228 ja 947 km vastaavasti. Satelliitti oli olemassa tammikuun 4. päivään 1958 asti, jolloin se kiertoradansa häiriöiden vuoksi pääsi ilmakehän tiheisiin kerroksiin.

Rata, jolle satelliitti laukaistaan ​​välittömästi kantoraketin tehostevaiheen jälkeen, on joskus vain välivaihe. Tässä tapauksessa satelliitissa on suihkumoottoreita, jotka käynnistetään tietyissä hetkissä lyhyeksi ajaksi maan käskystä, mikä tuo satelliitille lisänopeutta. Tämän seurauksena satelliitti siirtyy toiselle kiertoradalle. Automaattiset planeettojen väliset asemat laukaistaan ​​yleensä ensin Maan satelliitin kiertoradalle ja siirretään sitten suoraan lentoradalle Kuuhun tai planeetoille.

Satelliittihavainnot. Satelliittien ja toissijaisten kiertoradan kohteiden liikkeen ohjaus tapahtuu tarkkailemalla niitä erityisiltä maa-asemilta. Tällaisten havaintojen tulosten perusteella jalostetaan satelliittien kiertoradan elementtejä ja lasketaan efemeridit tulevia havaintoja varten, mukaan lukien erilaisten tieteellisten ja sovellettavien ongelmien ratkaiseminen. Käytettyjen havaintolaitteiden perusteella satelliitit jaetaan optisiin, radio- ja lasereihin; perimmäisen tavoitteensa mukaan - paikannus- (suuntien määrittäminen satelliiteilla) ja etäisyyshavainnot, kulma- ja spatiaalisen nopeuden mittaukset.

Yksinkertaisimmat paikannushavainnot ovat visuaalisia (optisia), jotka suoritetaan visuaalisilla optisilla välineillä ja mahdollistavat satelliitin taivaankoordinaattien määrittämisen usean kaariminuutin tarkkuudella. Tieteellisten ongelmien ratkaisemiseksi valokuvahavaintoja suoritetaan satelliittikameroilla (katso Satelliittikamera), jotka tarjoavat määritysten tarkkuuden jopa 1-2" asennossa ja 0,001 sek ajan kanssa. Optiset havainnot ovat mahdollisia vain, kun satelliitti on valaistu auringonvalolla (poikkeuksena ovat pulssivalonlähteillä varustetut geodeettiset satelliitit; niitä voidaan tarkkailla myös maan varjossa), taivas aseman yläpuolella on riittävän tumma ja sää on suotuisa havainnot. Nämä olosuhteet rajoittavat merkittävästi optisten havaintojen mahdollisuutta. Vähemmän riippuvaisia ​​tällaisista olosuhteista ovat satelliittien havainnoinnin radiotekniset menetelmät, jotka ovat tärkeimmät menetelmät satelliittien tarkkailuun niihin asennettujen erityisten radiojärjestelmien toiminnan aikana. Tällaiset havainnot sisältävät radiosignaalien vastaanottamisen ja analysoinnin, jotka ovat joko satelliitin sisäisten radiolähettimien tuottamia tai maasta lähetettyjä ja satelliitin välittämiä. Useilla (vähintään kolmella) erillään olevilla antenneilla vastaanotettujen signaalien vaiheiden vertailu mahdollistaa satelliitin sijainnin määrittämisen taivaanpallolla. Tällaisten havaintojen tarkkuus on noin 3" sijainnissa ja noin 0,001 sek ajan kanssa. Radiosignaalien Doppler-taajuussiirtymän (katso Doppler-ilmiö) mittaaminen mahdollistaa satelliitin suhteellisen nopeuden, vähimmäisetäisyyden siihen havaitun kulun aikana ja ajankohdan, jolloin satelliitti oli tällä etäisyydellä, määrittämisen; kolmesta pisteestä samanaikaisesti suoritetut havainnot mahdollistavat satelliitin kulmanopeuksien laskemisen.

Etäisyyshavainnot suoritetaan mittaamalla aikaväli maapallon radiosignaalin lähettämisen ja sen vastaanottamisen välillä satelliitin sisäisen radiovastaajan uudelleenlähetyksen jälkeen. Tarkimmat etäisyysmittaukset satelliitteihin tarjoavat laseretäisyysmittarit (tarkkuus jopa 1-2 m ja korkeampi). Passiivisten avaruusobjektien radioteknisissä havainnoissa käytetään tutkajärjestelmiä.

Tutkimussatelliitit. Satelliitille asennetut laitteet sekä satelliittihavainnot maa-asemilta mahdollistavat monenlaisten geofysikaalisten, tähtitieteellisten, geodeettisten ja muiden tutkimusten suorittamisen. Tällaisten satelliittien kiertoradat vaihtelevat - melkein pyöreästä 200-300 korkeudessa km pitkänomaisiin ellipteihin, joiden apogee-korkeus on jopa 500 tuhatta. km. Tutkimussatelliitteja ovat ensimmäiset Neuvostoliiton satelliitit, Neuvostoliiton Elektron-, Proton-, Kosmos-sarjan satelliitit, amerikkalaiset Avangard-, Explorer-, OGO-, OSO-, OAO-sarjan satelliitit (kiertoradan geofysikaaliset, aurinko-, tähtitieteelliset observatoriot); Englantilainen satelliitti "Ariel", ranskalainen satelliitti "Diadem" jne. Tutkimussatelliitit muodostavat noin puolet kaikista laukaisuista.

Satelliitteihin asennettujen tieteellisten instrumenttien avulla tutkitaan yläilmakehän neutraalia ja ionista koostumusta, sen painetta ja lämpötilaa sekä näiden parametrien muutoksia. Ionosfäärin elektronipitoisuutta ja sen vaihtelua tutkitaan sekä laivalaitteistolla että tarkkailemalla radiosignaalien kulkemista laivan radiomajakoista ionosfäärin läpi. Ionosondien avulla tutkittiin yksityiskohtaisesti ionosfäärin yläosan rakennetta (elektronitiheyden päämaksimin yläpuolella) ja elektronitiheyden muutoksia riippuen geomagneettisesta leveysasteesta, vuorokaudenajasta jne. Kaikki ilmakehän tutkimustulokset saatu satelliiteilla ovat tärkeitä ja luotettavaa kokeellista materiaalia ilmakehän prosessien mekanismien ymmärtämiseen ja käytännön asioiden ratkaisemiseen, kuten radioviestinnän ennustamiseen, yläilmakehän tilan ennustamiseen jne.

Maan säteilyvyöhykkeitä on löydetty ja tutkittu satelliittien avulla. Avaruusluotainten ohella satelliiteilla on mahdollista tutkia Maan magnetosfäärin rakennetta (Katso Maan magnetosfääri) ja aurinkotuulen virtauksen luonnetta sen ympärillä sekä itse aurinkotuulen ominaisuuksia (Katso aurinkotuuli) (vuo tiheys ja hiukkasenergia, "jäädytyksen" suuruus ja luonne magneettikenttä) ja muu maanpäällisten havaintojen ulottumattomissa oleva auringon säteily - ultravioletti ja röntgensäteet, mikä on erittäin kiinnostavaa auringon ja maan välisten yhteyksien ymmärtämisen kannalta. Jotkut sovelletut satelliitit tarjoavat myös arvokasta tietoa tieteelliselle tutkimukselle. Näin ollen meteorologisilla satelliiteilla tehtyjen havaintojen tuloksia käytetään laajasti erilaisissa geofysikaalisissa tutkimuksissa.

Satelliittihavaintojen tulosten avulla on mahdollista määrittää suurella tarkkuudella häiriöitä satelliittien kiertoradalla, yläilmakehän tiheyden muutokset (auringon toiminnan eri ilmenemismuodoista johtuen), ilmakehän kiertokulun lakeja, Maan vetovoimakentän rakennetta jne. Erityisesti organisoidut satelliittien sijainti- ja etäisyysmittaussynkroniset havainnot (samanaikaisesti useilta asemilla) satelliittigeodesian menetelmillä (katso Satelliittigeodeesia) mahdollistavat tuhansien etäisten pisteiden geodeettisen vertailun km toisistaan, tutkia maanosien liikkeitä jne.

Sovellettavat satelliitit. Sovellettavia satelliitteja ovat satelliitit, jotka on laukaistu tiettyjen teknisten, taloudellisten ja sotilaallisten ongelmien ratkaisemiseksi.

Viestintäsatelliitteja käytetään tarjoamaan televisiolähetyksiä, radiopuhelinta, lennätintä ja muuta viestintää maa-asemien välillä, jotka sijaitsevat toisistaan ​​​​enintään 10-15 tuhannen etäisyydellä. km. Tällaisten satelliittien aluksella olevat radiolaitteet vastaanottavat signaaleja maanpäällisiltä radioasemilta, vahvistavat niitä ja välittävät ne muille maassa sijaitseville radioasemille. Viestintäsatelliitit laukaistaan ​​korkeille kiertoradoille (jopa 40 tuhatta). km). Tämän tyyppisiin satelliitteihin kuuluu Neuvostoliiton satelliitti « Salama » , amerikkalainen satelliitti "Sincom", satelliitti "Intelsat" jne. Kiinteälle kiertoradalle lähetetyt viestintäsatelliitit sijaitsevat jatkuvasti maan pinnan tiettyjen alueiden yläpuolella.

Meteorologiset satelliitit on suunniteltu säännöllistä lähetystä varten maa-asemat televisiokuvia Maan pilvisistä, lumi- ja jääpeitteistä, tietoa maan pinnan ja pilvien lämpösäteilystä jne. Tämän tyyppiset satelliitit lähetetään kiertoradalle, joka on lähellä pyöreää, korkeudella 500-600 km 1200-1500 asti km; Niiden katselualue on 2-3 tuhatta. km. Meteorologisiin satelliitteihin kuuluvat jotkut Cosmos-sarjan Neuvostoliiton satelliitit, Meteor-satelliitit ja amerikkalaiset satelliitit Tiros, ESSA ja Nimbus. Kokeita tehdään maailmanlaajuisesti meteorologiset havainnot 40 tuhannen korkeudesta. km(Neuvostoliiton satelliitti "Molniya-1", amerikkalainen satelliitti "ATS").

Erittäin lupaava sovelluksen kannalta kansallinen talous ovat tutkimussatelliitteja luonnonvarat Maapallo. Meteorologisten, okeanografisten ja hydrologisten havaintojen ohella tällaiset satelliitit mahdollistavat geologian kannalta tarpeellisen operatiivisen tiedon hankkimisen, Maatalous, kalastus, metsätalous, pilaantumisen valvonta luonnollinen ympäristö. Toisaalta satelliiteilla ja miehitetyillä avaruusaluksilla saadut tulokset ja toisaalta sylintereiden ja lentokoneiden ohjausmittaukset osoittavat tämän tutkimusalueen kehitysnäkymät.

Navigointiin käytetään navigointisatelliitteja, joiden toimintaa tukee erityinen maatukijärjestelmä merialuksia, myös veden alla. Alus, joka vastaanottaa radiosignaaleja ja määrittää sijaintinsa satelliittiin nähden, jonka kiertoradalla kulloinkin tunnetaan erittäin tarkasti koordinaatit, määrittää sijaintinsa. Esimerkkejä navigointisatelliiteista ovat amerikkalaiset satelliitit Transit ja Navsat.

Miehitetyt satelliitit. Miehitetyt satelliitit ja miehitetyt kiertorata-asemat ovat monimutkaisimpia ja edistyneimpiä keinotekoisia satelliitteja. Ne on yleensä suunniteltu ratkaisemaan monenlaisia ​​ongelmia, pääasiassa monimutkaisen tieteellisen tutkimuksen suorittamiseen, avaruusteknologian testaamiseen, maapallon luonnonvarojen tutkimiseen jne. Miehitetyn satelliitin ensimmäinen laukaisu suoritettiin 12. huhtikuuta 1961. : Neuvostoliiton avaruusalus-satelliitilla " Vostok » Lentäjä-kosmonautti Yu. A. Gagarin lensi Maan ympäri kiertoradalla, jonka apogee-korkeus oli 327 km. 20. helmikuuta 1962 ensimmäinen amerikkalainen avaruusalus astui kiertoradalle astronautti J. Glennin kanssa. Uusi askel avaruuden tutkimisessa miehitettyjen satelliittien avulla oli Neuvostoliiton kiertorata-aseman "Salyut" lento, jolla kesäkuussa 1971 G. T. Dobrovolskyn, V. N. Volkovin ja V. I. Patsaevin miehistö suoritti laajan ohjelman tieteellinen ja tekninen, biolääketieteellinen ja muu tutkimus.

N. P. Erpylev, M. T. Kroshkin, Yu. A. Ryabov, E. F. Rjazanov.

AES "Cosmos"

"Cosmos" on neuvostoliiton keinotekoisten maasatelliittien sarja nimi, joka on tarkoitettu tieteelliseen, tekniseen ja muuhun tutkimukseen maata lähellä olevassa avaruudessa. Cosmos-satelliitin laukaisuohjelma sisältää kosmisten säteiden, Maan säteilyvyöhykkeen ja ionosfäärin, radioaaltojen ja muun säteilyn etenemisen maapallon ilmakehässä, auringon aktiivisuuden ja auringon säteilyn eri spektrin osissa sekä solmujen testaamisen. avaruusalus ja meteorisen aineen vaikutuksen selvittäminen avaruusaluksen rakenneosiin, painottomuuden ja muiden avaruustekijöiden vaikutuksen tutkiminen biologisiin esineisiin jne. Tällainen laaja tutkimusohjelma ja sen seurauksena suuri määrä laukaisuja asetti insinöörit ja suunnittelijat tehtäväksi rajoittaa Cosmosin keinotekoisten satelliittien palvelujärjestelmien suunnittelun yhtenäistämistä. Ratkaisu tähän ongelmaan mahdollisti joidenkin käynnistysohjelmien suorittamisen käyttämällä yhtä runkoa, huoltojärjestelmien standardikoostumusta, yhteistä ohjauspiiriä ajoneuvojen laitteille, yhtenäistä virtalähdejärjestelmää ja useita muita yhtenäisiä järjestelmiä ja laitteita. . Tämä mahdollisti Cosmos- ja komponenttijärjestelmien sarjatuotannon, yksinkertaisti valmisteluja satelliittien laukaisuihin ja pienensi merkittävästi tieteellisen tutkimuksen kustannuksia.

Kosmos-satelliitit laukaistaan ​​ympyrä- ja elliptisille kiertoradoille, joiden korkeusalue on 140 (Cosmos-244) - 60 600 km (Cosmos-159) ja laaja kiertoradan kaltevuusalue 0,1° (Cosmos-775) - 98 ° ("Cosmos-1484") mahdollistaa tieteellisten laitteiden toimittamisen lähes kaikille maanläheisen avaruuden alueille. Kosmos-satelliittien kiertorata-ajat vaihtelevat 87,3 minuutista (Cosmos-244) 24 tuntiin 2 minuuttiin (Cosmos-775). Cosmos-satelliitin aktiivinen toiminta-aika riippuu tieteelliset ohjelmat niiden laukaisu, rataparametrit ja laivoissa olevien järjestelmien toimintaresurssit. Esimerkiksi Cosmos-27 oli kiertoradalla 1 päivän ja Cosmos-80 on laskelmien mukaan olemassa 10 tuhatta vuotta.

Keinotekoisten maasatelliittien "Cosmos" suunta riippuu suoritettavan tutkimuksen luonteesta. Sellaisten ongelmien ratkaisemiseksi, kuten meteorologiset kokeet, maasta lähtevän säteilyn spektrin tutkiminen jne., käytetään satelliitteja, joiden suunta on suhteessa maahan. Auringossa tapahtuvia prosesseja tutkittaessa käytetään "Kosmoksen" muunnelmia suuntautumalla kohti aurinkoa. Satelliittisuuntausjärjestelmät ovat erilaisia ​​- reaktiivisia ( rakettimoottorit), inertia (vauhtipyörä pyörii satelliitin sisällä) ja muut. Suurin suuntaustarkkuus saavutetaan yhdistetyillä järjestelmillä. Tiedonsiirto tapahtuu pääasiassa 20, 30 ja 90 MHz alueilla. Jotkut satelliitit on varustettu TV-viestinnällä.

Ratkaistavien tehtävien mukaisesti useilla Cosmos-sarjan satelliiteilla on laskeutumiskapseli tieteellisten laitteiden ja kokeellisten esineiden palauttamiseksi Maahan (Cosmos-4, -110, -605, -782" ja muut). Kapselin laskeutuminen kiertoradalta varmistetaan jarrupropulsiojärjestelmällä satelliitin alustavalla suunnalla. Tämän jälkeen kapseli hidastuu ilmakehän tiheissä kerroksissa aerodynaamisen voiman vaikutuksesta, ja tietyllä korkeudella laskuvarjojärjestelmä aktivoituu.

Satelliiteilla Kosmos-4, -7, -137, -208, -230, -669” ja muilla suoritettiin primääristen kosmisten säteiden ja Maan säteilyvyöhykkeen tutkimusohjelma, joka sisälsi mittauksia säteilyturvallisuuden varmistamiseksi miehitettynä. lennot (esimerkiksi "Cosmos-7":llä lennon aikana avaruusalus"Vostok-3, -4"). Lennot "Cosmos-135" ja "Cosmos-163" kumosivat lopulta pitkäaikaisen oletuksen pölypilven olemassaolosta maapallon ympärillä. Keinotekoisia satelliitteja "Cosmos" käytetään laajalti kansallisten taloudellisten ongelmien ratkaisemiseen. Esimerkiksi "Tutkimus pilvijärjestelmien jakautumisesta ja muodostumisesta Maan ilmakehässä" on yksi Cosmos-satelliittien laukaisuohjelman kohdista. Työ tähän suuntaan sekä kertynyt kokemus Kosmos-14, -122, -144, -156, -184, -206 ja muiden satelliittien käytöstä johtivat Meteor-meteorologisten satelliittien ja sitten Meteor-meteorologisen satelliittien luomiseen. avaruusjärjestelmä" Cosmos-satelliitteja käytetään navigoinnissa, geodesiassa ja muussa.

Merkittävä osa näillä satelliiteilla tehdyistä kokeista liittyy yläilmakehän, ionosfäärin, Maan säteilyn ja muiden geofysikaalisten ilmiöiden tutkimukseen (esimerkiksi vesihöyryn jakautumisen tutkimus mesosfäärissä - Cosmos-45, -65, tutkimus ultrapitkien radioaaltojen kulkemisesta ionosfäärin läpi - Cosmos -142:lla", lämpöradiosäteilyn havainnointi maan pinnalta ja maan ilmakehän tutkimus omalla radio- ja submillimetrisäteilyllä - "Cosmos-243:lla, - 669"; massaspektrometriset kokeet - "Cosmos-274":llä). Cosmos-166, -230 satelliiteilla suoritettiin tutkimuksia Auringon röntgensäteilystä, mukaan lukien auringonpurkausten aikana, Cosmos-215:llä tutkittiin Lyman-alfa-säteilyn sirontaa geokoronassa (8 pientä teleskooppia asennettu satelliittiin), "Cosmos-142" teki tutkimuksen kosmisen radiosäteilyn intensiteetin riippuvuudesta useista tekijöistä. Joillakin Cosmos-satelliiteilla suoritettiin kokeita meteorihiukkasten tutkimiseksi (Cosmos-135 ja muut). Cosmos-140-, -656- ja muilla satelliiteilla testattiin suprajohtavaa magneettijärjestelmää, jonka kenttävoimakkuus oli jopa 1,6 MA/m ja jolla voidaan analysoida varautuneita hiukkasia, joiden energia on jopa useita GeV. Samoilla satelliiteilla suoritettiin tutkimuksia nestemäisestä heliumista, joka oli ylikriittisessä tilassa. Kosmos-84, -90 -satelliiteilla oli isotooppigeneraattorit osana virransyöttöjärjestelmiään. Cosmos-97-satelliittiin asennettiin sisäänrakennettu kvanttimolekyyligeneraattori, jonka kokeet mahdollistivat maa-avaruuden yhtenäisen aikajärjestelmän tarkkuuden, vastaanottolaitteiden herkkyyden ja radioaaltojen taajuuden vakauden lisäämisen. lähettimiä useiden suuruusluokkien verran.

Useilla Cosmos-satelliiteilla suoritettiin lääketieteellisiä ja biologisia kokeita, jotka mahdollistivat tekijöiden vaikutuksen asteen määrittämisen avaruuslento biologisten esineiden toiminnallisesta tilasta - yksisoluisista levistä, kasveista ja niiden siemenistä ("Cosmos-92, -44, -109") koiriin ja muihin eläimiin ("Cosmos-110, -782, -936"). Näiden tutkimusten tulosten tutkiminen yhdessä ihmiskehosta avaruudessa tehtyjen lääketieteellisten havaintojen kanssa auttaa kehittämään astronauteille edullisimmat työ-, lepo- ja ravitsemustavat, luomaan tarvittavat laitteet avaruusalukselle ja miehistöille. avaruusalus - vaatteet ja ruoka. Cosmos-690:llä suoritettiin tutkimuksia säteilyn vaikutuksista eläviin organismeihin ja voimakkaiden auringonpurkausten simuloimiseksi satelliitilla käytettiin säteilylähdettä (cesium-137), jonka aktiivisuus oli 1,2-1014 dispersiota/s. Cosmos-782-satelliittiin asennettiin halkaisijaltaan 60 cm:n sentrifugi, jonka avulla tutkittiin taiteen luomismahdollisuutta, painovoimaa ja sen vaikutusta biologisiin esineisiin. Useilla biologisilla satelliiteilla (esimerkiksi Kosmos-605, -690 ja muut)

Jotkut Kosmos-satelliitit on testattu miehittämättöminä avaruusaluksina. Kosmos-186- ja Kosmos-188-satelliittien yhteislennon aikana lokakuussa 1967 tehtiin ensimmäistä kertaa maailmassa automaattinen kohtaaminen ja telakointi kiertoradalle; Telakan purkamisen jälkeen heidän autonominen lentonsa jatkui ja laskeutumisajoneuvot laskeutuivat Neuvostoliiton alueelle. Huhtikuussa 1968 automaattinen telakointi kiertoradalla suoritettiin Kosmos-212:n ja Kosmos-213:n lentojen aikana - molemmat satelliitit (laskeutumisajoneuvot) laskeutuivat myös Neuvostoliiton alueelle. Kesäkuussa 1981 testatakseen uuden avaruusaluksen sisäisiä järjestelmiä Kosmos-1267-satelliitti telakoitui Salyut-6-kiertorataasemaan. 29. heinäkuuta 1982 asti kiertorata-asema ja keinotekoinen satelliitti telakoitiin. Cosmos-sarjan satelliiteilla testattiin yksittäisiä järjestelmiä ja monien muiden avaruusalusten laitteita. Niinpä "Cosmos-41":llä testattiin joitain Molniya-viestintäsatelliittien suunnitteluelementtejä, jotka yhdessä maa-asemilla erityisesti luotujen vastaanotto-, lähetys- ja antennilaitteiden kanssa muodostavat nyt pysyvän pitkän matkan avaruusviestintäjärjestelmän, "Cosmos". -1000” suoritti navigointitehtävät . Kuunkulkijan erillisiä osia testattiin Cosmos-satelliiteilla.

Käytännön kansainvälinen yhteistyö sosialististen maiden välillä ulkoavaruuden tutkimuksessa alkoi keinotekoisten maasatelliittien "Cosmos" laukaisuista. Joulukuussa 1968 laukaisuun lähetetyn Cosmos-261-satelliitin päätehtävänä oli suorittaa monimutkainen koe, johon sisältyi suoria mittauksia satelliitilla, erityisesti revontulia aiheuttavien elektronien ja protonien ominaisuudet sekä yläosan tiheyden vaihtelut. ilmakehään näiden revontulien aikana ja maanpäällisiin tutkimuksiin revontulet. Osallistunut tähän työhön tieteelliset laitokset Valko-Venäjän kansantasavallan, Unkarin, Saksan demokraattisen tasavallan, Puolan, sosialistisen tasavallan, Neuvostoliiton ja Tšekkoslovakian observatoriot. Myös Ranskan, Yhdysvaltojen ja muiden maiden asiantuntijat osallistuivat tämän sarjan satelliiteilla tehtyihin kokeisiin.

Maasatelliitteja "Cosmos" on laukaistu vuodesta 1962 lähtien kantorakettien "Cosmos", "Sojuz", "Proton" ja muiden avulla, jotka pystyvät kuljettamaan jopa useita tonneja painavia hyötykuormia kiertoradalle. Vuoteen 1964 asti Kosmos-satelliitit laukaistiin kiertoradalle myös Vostok-kantoraketilla. Tammikuun 1. päivänä 1984 laukaistiin 1521 keinotekoista maapallon satelliittia "Cosmos".