Satellites spatiaux de la terre. Faits intéressants sur les satellites artificiels de la Terre

Les satellites artificiels de la Terre sont des engins spatiaux volants qui sont lancés sur elle et tournent autour d'elle sur une orbite géocentrique. Ils sont destinés à résoudre des problèmes appliqués et scientifiques. Le premier lancement d'un satellite artificiel de la Terre a eu lieu le 4 octobre 1957 en URSS. Ce fut le premier corps céleste artificiel créé par l’homme. L'événement a été rendu possible grâce aux résultats des réalisations dans de nombreux domaines de la fusée, de l'informatique, de l'électronique, de la mécanique céleste, du contrôle automatique et d'autres domaines scientifiques. Le premier satellite a permis de mesurer la densité des couches supérieures de l'atmosphère, de vérifier la fiabilité des calculs théoriques et des principales solutions techniques utilisées pour lancer le satellite en orbite, et d'étudier les caractéristiques de la transmission des signaux radio dans l'ionosphère. .

L'Amérique a lancé son premier satellite, Explorer 1, le 1er février 1958, puis, un peu plus tard, d'autres pays l'ont également lancé : la France, l'Australie, le Japon, la Chine et la Grande-Bretagne. La coopération entre les pays du monde entier s'est généralisée dans la région.

Un vaisseau spatial ne peut être appelé satellite qu’après avoir effectué plus d’une révolution autour de la Terre. Sinon, il n'est pas enregistré comme satellite et sera appelé une sonde-fusée qui a effectué des mesures sur trajectoire balistique.

Un satellite est considéré comme actif s'il dispose d'émetteurs radio, de lampes flash qui fournissent des signaux lumineux et d'équipements de mesure. Les satellites artificiels passifs de la Terre sont souvent utilisés pour les observations depuis la surface de la planète lors de l'exécution de certaines tâches scientifiques. Il s'agit notamment de satellites ballons d'un diamètre pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres.

Les satellites artificiels de la Terre sont divisés en recherche appliquée et recherche scientifique, en fonction des tâches qu'ils accomplissent. La recherche scientifique vise à mener des recherches sur la Terre et dans l'espace. Il s'agit de satellites géodésiques et géophysiques, d'observatoires orbitaux astronomiques, etc. Les satellites appliqués sont les satellites de communication, les satellites de navigation pour l'étude des ressources terrestres, les satellites techniques, etc.

Les satellites artificiels de la Terre créés pour le vol humain sont appelés « satellites habités ». Les satellites en orbite subpolaire ou polaire sont appelés polaires et en orbite équatoriale - équatoriale. Les satellites stationnaires sont des satellites lancés sur une orbite circulaire équatoriale dont la direction de déplacement coïncide avec la rotation de la Terre ; ils restent immobiles au-dessus d'un point précis de la planète. Les pièces séparées des satellites lors de la mise en orbite, comme les carénages, sont des objets orbitaux secondaires. Ils sont souvent appelés satellites, bien qu'ils se déplacent sur des orbites proches de la Terre et servent principalement d'objets d'observation dans à des fins scientifiques.

De 1957 à 1962 le nom des objets spatiaux indiquait l'année de lancement et la lettre de l'alphabet grec correspondant au numéro de série du lancement au cours d'une année donnée, ainsi que Chiffre arabe- numéro d'objet, en fonction de son signification scientifique ou la luminosité. Mais le nombre de satellites lancés a augmenté rapidement, c'est pourquoi, à partir du 1er janvier 1963, ils ont commencé à être désignés par l'année de lancement, le numéro de lancement de la même année et la lettre alphabet latin.

Les satellites peuvent être différents en termes de taille, de conception, de poids et de composition des équipements embarqués, en fonction des tâches effectuées. L'équipement de presque tous les satellites est alimenté par des panneaux solaires installés sur la partie externe du corps.

Les AES sont lancés en orbite à l’aide de lanceurs à plusieurs étages à commande automatique. Le mouvement des satellites artificiels de la Terre est soumis à des contraintes passives (attraction planétaire, résistance, etc.) et actives (si des forces sont installées sur le satellite.

Les vaisseaux spatiaux dans toute leur diversité font à la fois la fierté et la préoccupation de l’humanité. Leur création a été précédée par une histoire séculaire de développement de la science et de la technologie. L’ère spatiale, qui a permis aux gens de regarder de l’extérieur le monde dans lequel ils vivent, nous a amenés à un nouveau niveau de développement. Aujourd'hui, une fusée dans l'espace n'est pas un rêve, mais un sujet de préoccupation pour des spécialistes hautement qualifiés confrontés à la tâche d'améliorer les technologies existantes. Quels types de vaisseaux spatiaux se distinguent et en quoi ils diffèrent les uns des autres seront discutés dans l'article.

Définition

Spacecraft est un nom général désignant tout appareil conçu pour fonctionner dans l’espace. Il existe plusieurs options pour leur classification. Dans le cas le plus simple, les engins spatiaux sont divisés en habités et automatiques. Les premiers, à leur tour, sont divisés en vaisseaux spatiaux et en stations. Différents dans leurs capacités et leur objectif, ils sont similaires à bien des égards dans leur structure et leur équipement utilisé.

Caractéristiques du vol

Après le lancement, tout vaisseau spatial passe par trois étapes principales : la mise en orbite, le vol lui-même et l'atterrissage. La première étape consiste à ce que l’appareil développe la vitesse nécessaire pour entrer dans l’espace. Pour se mettre en orbite, sa valeur doit être de 7,9 km/s. Le dépassement complet de la gravité implique le développement d'une seconde égale à 11,2 km/s. C’est exactement ainsi qu’une fusée se déplace dans l’espace lorsque sa cible est des zones reculées de l’Univers.

Après la libération de l’attraction, vient la deuxième étape. Lors d'un vol orbital, le mouvement des engins spatiaux s'effectue par inertie, du fait de l'accélération qui leur est donnée. Enfin, l'atterrissage consiste à réduire la vitesse du navire, du satellite ou de la station à quasiment zéro.

"Remplissage"

Chaque vaisseau spatial est équipé d'un équipement adapté aux tâches qu'il est conçu pour résoudre. Cependant, la principale divergence concerne ce que l'on appelle l'équipement cible, qui est nécessaire précisément pour obtenir des données et divers recherche scientifique. Pour le reste, l’équipement du vaisseau spatial est similaire. Il comprend les systèmes suivants :

approvisionnement en énergie - le plus souvent, des batteries solaires ou radio-isotopiques, des batteries chimiques et des réacteurs nucléaires fournissent aux engins spatiaux l'énergie nécessaire ;
communication - réalisée à l'aide d'un signal d'onde radio : à une distance significative de la Terre, un pointage précis de l'antenne devient particulièrement important ;
maintien de la vie - le système est typique des engins spatiaux habités, grâce à lui, il devient possible pour les personnes de rester à bord ;
orientation - comme tous les autres vaisseaux, les vaisseaux spatiaux sont équipés d'équipements permettant de déterminer en permanence leur propre position dans l'espace ;
mouvement - les moteurs des engins spatiaux permettent des changements de vitesse de vol, ainsi que de direction.

Classification

L'un des principaux critères de division des engins spatiaux en types est le mode de fonctionnement qui détermine leurs capacités. Sur la base de cette fonctionnalité, on distingue les appareils :

situés sur une orbite géocentrique, ou des satellites terrestres artificiels ;
ceux dont le but est d'étudier les zones reculées de l'espace - les stations interplanétaires automatiques ;
utilisés pour transporter des personnes ou des marchandises nécessaires sur l'orbite de notre planète, ils sont appelés vaisseaux spatiaux, peuvent être automatiques ou habités ;
créé pour que les gens restent dans l'espace pendant une longue période - c'est ;
engagés dans le transport de personnes et de marchandises depuis l'orbite vers la surface de la planète, ils sont appelés descente ;
ceux capables d'explorer la planète, directement situés à sa surface, et de se déplacer autour d'elle sont des rovers planétaires.

Examinons de plus près certains types.

AES (satellites de la Terre artificielle)

Les premiers appareils lancés dans l'espace étaient des satellites artificiels de la Terre. La physique et ses lois rendent difficile la mise en orbite d’un tel appareil. Tout appareil doit vaincre la gravité de la planète et ne pas tomber dessus. Pour ce faire, le satellite doit se déplacer au moins à une vitesse légèrement plus rapide. Au dessus de notre planète, une limite inférieure conditionnelle de localisation possible d'un satellite artificiel est identifiée (passe à 300 km d'altitude). Un placement plus rapproché entraînera une décélération assez rapide de l'appareil dans des conditions atmosphériques.

Initialement, seuls les lanceurs pouvaient mettre en orbite des satellites artificiels de la Terre. Mais la physique ne reste pas immobile et de nouvelles méthodes sont aujourd’hui développées. Ainsi, l’un des outils fréquemment utilisés Dernièrement méthodes - lancement depuis un autre satellite. Il est prévu d'utiliser d'autres options.

Les orbites des engins spatiaux tournant autour de la Terre peuvent se situer à différentes altitudes. Naturellement, le temps nécessaire pour un tour en dépend aussi. Les satellites, dont la période orbitale est égale à un jour, sont placés sur ce qu'on appelle. Il est considéré comme le plus précieux, car les appareils qui s'y trouvent semblent immobiles à un observateur terrestre, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire de créer des mécanismes pour faire tourner les antennes. .

AMS (stations interplanétaires automatiques)

Une énorme quantité d'informations sur divers objets système solaire les scientifiques le reçoivent à l’aide d’engins spatiaux envoyés au-delà de l’orbite géocentrique. Les objets AMS sont des planètes, des astéroïdes, des comètes et même des galaxies accessibles à l'observation. Les tâches confiées à de tels dispositifs nécessitent d'énormes connaissances et efforts de la part des ingénieurs et des chercheurs. Les missions AWS représentent l'incarnation du progrès technologique et en sont en même temps le stimulant.

Vaisseau spatial habité

Les appareils créés pour amener les personnes à leur destination prévue et les ramener ne sont en aucun cas inférieurs en termes technologiques aux types décrits. Le Vostok-1, sur lequel Youri Gagarine a effectué son vol, appartient à ce type.

La tâche la plus difficile pour les créateurs d'un véhicule habité vaisseau spatial- assurer la sécurité de l'équipage lors du retour sur Terre. Aussi partie importante De tels dispositifs constituent un système de sauvetage d'urgence, qui peut être nécessaire lors du lancement d'un navire dans l'espace à l'aide d'un lanceur.

Les engins spatiaux, comme toute l’astronautique, sont constamment améliorés. Récemment, les médias ont souvent vu des reportages sur les activités de la sonde Rosetta et de l'atterrisseur Philae. Ils incarnent toutes les dernières avancées dans le domaine de la construction navale spatiale, du calcul du mouvement des véhicules, etc. L'atterrissage de la sonde Philae sur la comète est considéré comme un événement comparable au vol de Gagarine. Le plus intéressant est que ce n’est pas là la couronne des capacités de l’humanité. De nouvelles découvertes et réalisations nous attendent encore en termes d'exploration spatiale et de structure

Satellites artificiels de la Terre

Maintenir. Les satellites artificiels de la Terre sont des engins spatiaux lancés sur des orbites terrestres basses. La forme des orbites des satellites dépend de la vitesse du satellite et de sa distance par rapport au centre de la Terre et est un cercle ou une ellipse. De plus, les orbites diffèrent par l'inclinaison par rapport au plan équatorial, ainsi que par le sens de rotation. La forme des orbites des satellites est affectée par la non-sphéricité du champ gravitationnel de la Terre, les champs gravitationnels de la Lune, du Soleil et d'autres corps célestes, ainsi que par les forces aérodynamiques apparaissant lorsque le satellite se déplace dans les couches supérieures de l'atmosphère, et d'autres les raisons.

Le choix de la forme de l’orbite du satellite dépend en grande partie de son objectif et des caractéristiques des tâches qu’il accomplit.

Objectif du satellite artificiel. En fonction des tâches à résoudre, les satellites sont divisés en recherche, applications et militaires.

Recherche Les AES sont utilisés pour étudier la Terre, les corps célestes et l’espace. Avec leur aide, des études géophysiques, astronomiques, géodésiques, biologiques et autres sont réalisées. Les orbites de ces satellites sont variées : de presque circulaires à une altitude de 200...300 km à des orbites elliptiques allongées avec une hauteur d'apogée allant jusqu'à 500 000 km. Il s'agit des satellites "Prognoz", "Electron", "Proton", etc., lancés en orbite pour étudier les processus de l'activité solaire et leur influence sur la magnétosphère terrestre, étudier les rayons cosmiques et l'interaction des particules d'énergie supersoniques avec la matière.

À appliqué Les AES comprennent les communications (télécommunications), météorologiques, géodésiques, de navigation, océanographiques, géologiques, de sauvetage et de recherche et autres.

Sont particulièrement importants communications satellites- "Molniya" (Fig. 2.5), "Rainbow", "Screen", "Horizon", conçus pour relayer des programmes télévisés et assurer des communications radio longue distance. Ils utilisent des orbites synchrones elliptiques à forte excentricité. Pour une communication continue avec la région, vous devriez disposer de trois de ces satellites. Les satellites Raduga, Ekran et Horizon ont également des orbites géostationnaires équatoriales circulaires avec une altitude de 35 500 à 36 800 km, ce qui permet une communication 24 heures sur 24 via le réseau Orbita de stations de réception de télévision au sol.

Tous ces satellites ont une stabilisation dynamique par rapport à la Terre et au Soleil, ce qui leur permet de relayer de manière fiable les signaux reçus, ainsi que d'orienter les panneaux solaires (SB) vers le Soleil.

Riz. 2.5. Schéma du satellite terrestre artificiel connecté "Molniya":

1 - capteurs du système d'orientation ; 2 - Panneaux SB ; 3 - les récepteurs et émetteurs radio ;
4 - les antennes ; 5 - les bouteilles d'hydrazine ; 6 - moteur de correction d'orbite ; 7 - radiateurs

Météorologique Des satellites de type météore sont lancés sur des orbites circulaires à une altitude de 900 km. Ils enregistrent l'état de l'atmosphère et des nuages, traitent les informations reçues et les transmettent à la Terre (en un tour le satellite surveille jusqu'à 20 % de la surface). globe).

Géodésique Les satellites satellites sont conçus pour cartographier le terrain et relier les objets au sol, en tenant compte de son relief. Le complexe embarqué de ces satellites comprend : des équipements qui vous permettent d'enregistrer avec précision leur position dans l'espace par rapport aux points de contrôle au sol et de déterminer la distance qui les sépare.

Navigation Les AES des types « Cicada » et « Hurricane » sont conçus pour les systèmes mondiaux de navigation par satellite « GLONASS », « Cosmos-1000 » (Russie), « Navstar » (États-Unis) - pour assurer la navigation des navires de mer, des avions et autres véhicules en mouvement. objets. À l’aide de systèmes de navigation et de radio, un navire ou un avion peut déterminer sa position par rapport à plusieurs satellites (ou en plusieurs points de l’orbite du satellite). Pour les satellites de navigation, les orbites polaires sont préférables, car ils couvrent toute la surface de la Terre.

Militaire Les AES sont utilisés pour assurer les communications, le commandement et le contrôle, et divers types la reconnaissance (observation de territoires, d'installations militaires, lancements de missiles, mouvements de navires, etc.), ainsi que pour la navigation d'avions, de missiles, de navires, de sous-marins, etc.

Équipements embarqués des satellites. La composition de l'équipement embarqué du satellite est déterminée par la destination du satellite.

L'équipement peut comprendre divers instruments et dispositifs de surveillance. Ces appareils, selon leur destination, peuvent fonctionner sur différents principes physiques. Par exemple, peuvent être installés sur le satellite : un télescope optique, un radiotélescope, un réflecteur laser, du matériel photographique fonctionnant dans le domaine visible et infrarouge, etc.

Pour traiter les résultats d'observation et les analyser, des complexes d'information et d'analyse complexes utilisant la technologie informatique et d'autres moyens peuvent être installés à bord du satellite. Les informations reçues et traitées à bord, généralement sous forme de codes, sont transmises à la Terre à l'aide de systèmes radio embarqués spéciaux fonctionnant dans différentes gammes de fréquences radio. Le complexe radio peut contenir plusieurs antennes divers types et à des fins (parabolique, spirale, épingle, corne, etc.).

Pour contrôler le mouvement du satellite et assurer le fonctionnement de ses équipements embarqués, un complexe de contrôle embarqué est installé à bord du satellite, qui fonctionne de manière autonome (conformément aux programmes disponibles à bord), ainsi qu'en fonction des commandes reçues de complexe au sol gestion.

Pour fournir de l'énergie électrique au complexe embarqué, ainsi qu'à tous les instruments et dispositifs embarqués, des panneaux solaires assemblés à partir d'éléments semi-conducteurs, ou d'éléments chimiques combustibles, ou des centrales nucléaires sont installés sur le satellite.

Systèmes de propulsion. Certains satellites disposent de systèmes de propulsion utilisés pour la correction de trajectoire ou la stabilisation en rotation. Ainsi, afin d'augmenter la durée de vie des satellites en orbite basse, des moteurs sont périodiquement allumés sur eux, transférant les satellites vers une orbite plus élevée.

Système d'orientation par satellite. La plupart des satellites utilisent un système d'orientation qui garantit une position fixe des axes par rapport à la surface de la Terre ou de tout objet céleste (par exemple, pour étudier l'espace extra-atmosphérique à l'aide de télescopes et d'autres instruments). L'orientation s'effectue à l'aide de microfusées ou de tuyères situées à la surface du satellite ou de structures saillantes (panneaux, fermes, etc.). Pour stabiliser les satellites artificiels sur orbites moyennes et hautes, des poussées très faibles (0,01... 1 N) sont nécessaires.

Caractéristiques de conception. Les AES sont lancés en orbite sous des carénages spéciaux qui absorbent toutes les charges aérodynamiques et thermiques. Par conséquent, la forme du satellite et les solutions de conception sont déterminées par la faisabilité fonctionnelle et les dimensions autorisées. Généralement, les satellites artificiels ont des structures monoblocs, multiblocs ou en treillis. Une partie du matériel est placée dans des compartiments thermostatés.

Stations interplanétaires automatiques

Introduction. Les stations interplanétaires automatiques (AIS) sont conçues pour les vols vers la Lune et les planètes du système solaire. Leurs caractéristiques sont déterminées par la grande distance de fonctionnement de la Terre (jusqu'à quitter la sphère d'action de son champ gravitationnel) et le temps de vol (peut être mesuré en années). Tout cela impose des exigences particulières en matière de conception, de commande, d'alimentation électrique, etc.

Forme générale et la disposition typique de l'AMS est illustrée à l'aide de l'exemple de la station interplanétaire automatique « Vega » (Fig. 2.6)

Riz. 2.6. Vue générale de la station interplanétaire automatique « Vega » :

1 - véhicule de descente ; 2 - véhicule orbital; 3 - batterie solaire; 4 - des blocs d'équipements scientifiques ; 5 - antenne basse directionnelle ; 6 - antenne hautement directionnelle

Les vols AMS ont commencé en janvier 1959 avec le lancement en orbite de l'AMS Luna-1 soviétique, qui s'est envolé vers la Lune. En septembre de la même année, Luna 2 atteint la surface de la Lune, et en octobre, Luna 3 photographie la face invisible de la planète, transmettant ces images à la Terre.

Entre 1970 et 1976, des échantillons de sol lunaire ont été livrés de la Lune à la Terre et les Lunokhods ont fonctionné avec succès sur la Lune. Ces réalisations ont largement dépassé l’exploration américaine de la Lune avec des véhicules automatiques.

Grâce à une série de sondes spatiales lancées vers Vénus (depuis 1961) et Mars (depuis 1962), des données uniques ont été obtenues sur la structure et les paramètres de ces planètes et de leur atmosphère. À la suite des vols du vaisseau spatial, il a été établi que la pression de l'atmosphère de Vénus est supérieure à 9 MPa (90 atm) et que la température est de 475°C ; un panorama de la surface de la planète a été obtenu. Ces données ont été transmises à la Terre à l'aide d'une structure combinée complexe MSA, dont une des parties descendait jusqu'à surface planète, et la seconde, lancée en orbite satellite, recevait des informations et les transmettait à la Terre. Des études complexes similaires ont été menées sur Mars. Au cours de ces mêmes années, une multitude d'informations scientifiques ont été reçues sur Terre en provenance du vaisseau spatial Zond, sur lequel de nombreuses solutions de conception pour les engins spatiaux ultérieurs ont été élaborées, y compris lors de leur retour sur Terre.

Riz. 2.7. Trajectoire de vol du vaisseau spatial "Vega" vers la planète Vénus et la comète de Halley

Les vols des vaisseaux spatiaux américains "Ranger", "Surveyor", "Mariner", "Viking" ont poursuivi l'exploration de la Lune, de Vénus et de Mars ("Mariner-9" - le premier satellite artificiel de Mars, entré en orbite le 13 novembre , 1971 après une manœuvre de freinage réussie, Fig. 2.9), et les sondes Pioneer, Voyager et Galileo ont atteint les planètes lointaines du système solaire : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, transmettant des images et des données uniques sur ces planètes.

Riz. 2.9 Mariner 9, le premier satellite artificiel de Mars, est entré en orbite le 13 novembre 1971 après avoir réussi une manœuvre de freinage :

1 - antenne basse directionnelle ; 2 - moteur de manœuvre ; 3 - réservoir de carburant (2 pièces) ; 4 - dispositif d'orientation vers l'étoile Canopus ; 5 - un cylindre dans le système de pressurisation du système propulsif ; 6 -stores du système de contrôle thermique ; 7 - interféromètre-spectromètre infrarouge ; 8 - caméra de télévision avec un petit angle de vision ;
9 - spectromètre ultraviolet ; 10 -Caméra TV avec un grand angle de vision ; 11 - radiomètre infrarouge ; 12 - antenne hautement directionnelle ; 13 - capteurs de capture solaire (4 pcs.) ; 14 - capteur de suivi du soleil ; 15 - antenne à gain modéré ; 16 - panneau de cellules solaires (4 pièces).

Orbites AMS. Pour les vols d'engins spatiaux vers les planètes du système solaire, il faut leur donner une vitesse proche de la deuxième vitesse cosmique voire la dépasser, et l'orbite prend la forme d'une parabole ou d'une hyperbole. À l'approche de la planète de destination, l'AMS entre dans la zone de son champ gravitationnel (gravisphère), ce qui modifie la forme de l'orbite. Ainsi, la trajectoire d'un AWS peut être constituée de plusieurs tronçons dont la forme est déterminée par les lois de la mécanique céleste.

Équipements embarqués de l'AMS. Sur AWS destiné à l'étude des planètes, selon les tâches à résoudre, divers instruments et appareils sont installés : caméras de télévision avec petits et grands angles de vision, caméras et photopolarimètres, spectromètres ultraviolets et interféromètres infrarouges, magnétomètres, détecteurs de rayons cosmiques et particules chargées, instruments de mesure des caractéristiques du plasma, télescopes, etc.

Pour mener à bien les recherches planifiées, certains instruments scientifiques peuvent être placés dans le boîtier AWS, d'autres sont retirés du boîtier à l'aide de fermes ou de tiges, installés sur des plates-formes de numérisation et tournés par rapport à leurs axes.

Pour transmettre les informations reçues et traitées à la Terre, un équipement radio spécial d'émission et de réception avec une antenne parabolique hautement directionnelle est installé sur l'AMS, ainsi qu'un complexe de contrôle embarqué avec un dispositif informatique qui génère des commandes pour le fonctionnement des instruments et systèmes à bord.

Pour alimenter le complexe de contrôle embarqué et les instruments en électricité, des panneaux solaires ou des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes nucléaires (nécessaires pour les vols de longue durée vers des planètes lointaines) peuvent être utilisés sur l'AWS.

Caractéristiques de la conception AMS. La structure de support de l'AMC comporte généralement un cadre en treillis léger (plate-forme) sur lequel tous les équipements, systèmes et compartiments sont montés. Pour les équipements électroniques et autres, des compartiments scellés avec une isolation thermique multicouche et un système de contrôle thermique sont utilisés.

L'AWS doit être équipé d'un système d'orientation à trois axes avec suivi de certains repères (par exemple, le Soleil, l'étoile Canopus). L'orientation spatiale de l'AMS et les manœuvres de correction de trajectoire sont réalisées à l'aide de moteurs microfusées ou de tuyères fonctionnant aux gaz chauds ou froids.

L'AMS peut disposer d'un système de propulsion à manœuvre orbitale pour corriger la trajectoire ou pour transférer l'AMS sur l'orbite d'une planète ou de son satellite. Dans ce dernier cas, la conception de l'AWS devient nettement plus compliquée, car Pour faire atterrir la station à la surface des planètes, il faut freiner. Elle s’effectue grâce à un système de propulsion freinant ou grâce à l’atmosphère de la planète (si sa densité est suffisante pour le freinage, comme sur Vénus). Pendant le freinage et l'atterrissage, des charges importantes sont exercées sur la structure et les instruments, de sorte que la partie descente est généralement séparée de l'AMS, ce qui lui confère une résistance appropriée et la protège de la chaleur et d'autres charges.

La partie descente du vaisseau spatial peut embarquer divers équipements de recherche, des moyens pour son déplacement à la surface de la planète (par exemple, le Lunokhod du vaisseau spatial Luna-17) et même un dispositif de retour sur Terre avec une capsule terrestre (le Vaisseau spatial Luna-16 ). Dans ce dernier cas, un système de propulsion supplémentaire est installé sur le véhicule de retour, assurant l'accélération et la correction de la trajectoire du véhicule de retour.

Nous sommes habitués depuis longtemps au fait que nous vivons à l’ère de l’exploration spatiale. Cependant, en observant aujourd'hui les énormes fusées et engins spatiaux réutilisables stations orbitales beaucoup ne réalisent pas que le premier lancement vaisseau spatial a eu lieu il n'y a pas si longtemps - il y a seulement 60 ans.

Qui a lancé le premier satellite artificiel de la Terre ? - L'URSS. Cette question a grande importance, puisque cet événement a donné naissance à ce qu'on appelle la course à l'espace entre deux superpuissances : les États-Unis et l'URSS.

Quel était le nom du premier satellite artificiel au monde ? - Comme des appareils similaires n'existaient pas auparavant, les scientifiques soviétiques ont estimé que le nom « Spoutnik-1 » était tout à fait approprié pour cet appareil. La désignation de code de l'appareil est PS-1, qui signifie « Le Spoutnik-1 le plus simple ».

Extérieurement, le satellite avait une apparence plutôt simple et était une sphère en aluminium d'un diamètre de 58 cm à laquelle étaient fixées deux antennes incurvées en croix, permettant à l'appareil de répartir les émissions radio de manière uniforme et dans toutes les directions. À l'intérieur de la sphère, composée de deux hémisphères fixés par 36 boulons, se trouvaient des piles argent-zinc de 50 kilogrammes, un émetteur radio, un ventilateur, un thermostat, des capteurs de pression et de température. Le poids total de l'appareil était de 83,6 kg. Il est à noter que l'émetteur radio diffusait dans la gamme de 20 MHz et 40 MHz, c'est-à-dire que les radioamateurs ordinaires pourraient le surveiller.

Histoire de la création

L'histoire du premier satellite spatial et des vols spatiaux en général commence avec le premier missile balistique– V-2 (Vergeltungswaffe-2). La fusée a été développée par le célèbre designer allemand Wernher von Braun à la fin de la Seconde Guerre mondiale. Le premier lancement d'essai a eu lieu en 1942, et le lancement de combat en 1944 ; au total, 3 225 lancements ont été effectués, principalement à travers la Grande-Bretagne. Après la guerre, Wernher von Braun s'est rendu à l'armée américaine et a donc dirigé le service de conception et de développement d'armes aux États-Unis. En 1946, un scientifique allemand a présenté au ministère américain de la Défense un rapport intitulé «Conception préliminaire d'un vaisseau spatial expérimental en orbite autour de la Terre», dans lequel il notait que d'ici cinq ans, une fusée capable de lancer un tel navire en orbite pourrait être développée. Cependant, le financement du projet n'a pas été approuvé.

Le 13 mai 1946, Joseph Staline adopte un décret portant création d'une industrie de missiles en URSS. Sergei Korolev a été nommé concepteur en chef des missiles balistiques. Au cours des 10 années suivantes, les scientifiques ont développé des missiles balistiques intercontinentaux R-1, R2, R-3, etc.

En 1948, le concepteur de fusées Mikhaïl Tikhonravov a présenté à la communauté scientifique un rapport sur les fusées composites et les résultats de calculs, selon lesquels les fusées de 1 000 kilomètres en cours de développement pourraient atteindre de grandes distances et même lancer un satellite artificiel de la Terre en orbite. Cependant, une telle déclaration a été critiquée et n’a pas été prise au sérieux. Le département de Tikhonravov au NII-4 a été dissous en raison de travaux non pertinents, mais plus tard, grâce aux efforts de Mikhaïl Klavdievich, il a été réassemblé en 1950. Ensuite, Mikhaïl Tikhonravov a parlé directement de la mission de mise en orbite du satellite.

Modèle satellite

Après la création du missile balistique R-3, ses capacités ont été présentées lors de la présentation, selon lesquelles le missile était capable non seulement de toucher des cibles à une distance de 3 000 km, mais également de lancer un satellite en orbite. Ainsi, en 1953, les scientifiques parvenaient encore à convaincre les dirigeants que le lancement d’un satellite orbital était possible. Et les dirigeants des forces armées ont commencé à comprendre les perspectives de développement et de lancement d'un satellite artificiel de la Terre (AES). Pour cette raison, en 1954, une résolution fut adoptée pour créer un groupe distinct au NII-4 avec Mikhaïl Klavdievich, qui concevrait le satellite et planifierait la mission. La même année, le groupe de Tikhonravov présente un programme d’exploration spatiale, allant du lancement de satellites à l’alunissage.

En 1955, une délégation du Politburo dirigée par N. S. Khrouchtchev a visité l'usine métallurgique de Léningrad, où a été achevée la construction de la fusée à deux étages R-7. L'impression de la délégation a abouti à la signature d'une résolution sur la création et le lancement d'un satellite en orbite terrestre dans les deux prochaines années. La conception du satellite commença en novembre 1956 et en septembre 1957, le « Simple Spoutnik-1 » fut testé avec succès sur un support vibrant et dans une chambre thermique.

Répondant définitivement à la question « qui a inventé Spoutnik 1 ? — il est impossible de répondre. Le développement du premier satellite terrestre a eu lieu sous la direction de Mikhaïl Tikhonravov, et la création du lanceur et la mise en orbite du satellite ont eu lieu sous la direction de Sergueï Korolev. Cependant, un nombre considérable de scientifiques et de chercheurs ont travaillé sur les deux projets.

Historique de lancement

En février 1955, la haute direction approuva la création du site d'essais de recherche n° 5 (plus tard Baïkonour), qui devait être situé dans le désert du Kazakhstan. Les premiers missiles balistiques de type R-7 ont été testés sur le site d'essai, mais sur la base des résultats de cinq lancements expérimentaux, il est devenu clair que l'ogive massive du missile balistique ne pouvait pas résister à la charge thermique et nécessitait des modifications, ce qui prendre environ six mois. Pour cette raison, S.P. Korolev a demandé à N.S. Khrouchtchev deux fusées pour le lancement expérimental du PS-1. Fin septembre 1957, la fusée R-7 arrive à Baïkonour avec une tête légère et une transition sous le satellite. L'équipement excédentaire a été retiré, ce qui a permis de réduire la masse de la fusée de 7 tonnes.

Le 2 octobre, S.P. Korolev a signé une commande d'essais en vol du satellite et a envoyé une notification de préparation à Moscou. Et bien qu'aucune réponse ne soit venue de Moscou, Sergueï Korolev a décidé de lancer le lanceur Spoutnik (R-7) du PS-1 vers la position de lancement.

La raison pour laquelle la direction a exigé la mise en orbite du satellite pendant cette période est que du 1er juillet 1957 au 31 décembre 1958 a eu lieu la soi-disant Année géophysique internationale. Selon le document, au cours de cette période, 67 pays ont mené conjointement et dans le cadre d'un seul programme des recherches et des observations géophysiques.

La date de lancement du premier satellite artificiel était le 4 octobre 1957. En outre, le même jour a eu lieu l'ouverture du VIIIe Congrès international d'astronautique en Espagne, à Barcelone. Les dirigeants du programme spatial de l'URSS n'ont pas été divulgués au public en raison du secret des travaux en cours : l'académicien Leonid Ivanovich Sedov a rendu compte au Congrès du lancement sensationnel du satellite. C’est donc le physicien et mathématicien soviétique Sedov que la communauté mondiale a longtemps considéré comme le « père du Spoutnik ».

Historique des vols

À 22 h 28 min 34 s, heure de Moscou, une fusée avec un satellite a été lancée depuis le premier site du NIIP n°5 (Baïkonour). Après 295 secondes, le bloc central de la fusée et le satellite ont été lancés sur une orbite elliptique de la Terre (apogée - 947 km, périgée - 288 km). Après encore 20 secondes, le PS-1 s'est séparé de la fusée et a donné un signal. C'était un signal répété de « Bip ! » Bip !", qui ont été capturés sur le site de test pendant 2 minutes, jusqu'à ce que Spoutnik 1 disparaisse à l'horizon. Lors de la première orbite de l'appareil autour de la Terre, l'Agence télégraphique de l'Union soviétique (TASS) a transmis un message concernant le lancement réussi du premier satellite au monde.

Après avoir reçu les signaux PS-1, des données détaillées ont commencé à arriver sur l'appareil, qui, comme il s'est avéré, était sur le point de ne pas atteindre la première vitesse de fuite et de ne pas entrer en orbite. La raison en était une défaillance inattendue du système de contrôle du carburant, qui a provoqué un retard de l'un des moteurs. L’échec était à une fraction de seconde.

Cependant, le PS-1 a quand même réussi à atteindre une orbite elliptique, sur laquelle il s'est déplacé pendant 92 jours, tout en effectuant 1 440 révolutions autour de la planète. Les émetteurs radio de l'appareil ont fonctionné pendant les deux premières semaines. Qu'est-ce qui a causé la mort du premier satellite terrestre ? — Ayant perdu de la vitesse à cause du frottement atmosphérique, Spoutnik 1 a commencé à descendre et a complètement brûlé dans les couches denses de l'atmosphère. Il est à noter que beaucoup ont pu observer un certain objet brillant se déplaçant dans le ciel au cours de cette période. Mais sans optique spéciale, le corps brillant du satellite ne pouvait pas être vu, et en fait cet objet était le deuxième étage de la fusée, qui tournait également en orbite avec le satellite.

Signification du vol

Le premier lancement d'un satellite artificiel de la Terre en URSS a provoqué une montée sans précédent de la fierté dans leur pays et glisser selon le prestige des USA. Extrait de la publication United Press : « 90 pour cent des conversations sur satellites artificiels Le terrain appartenait aux États-Unis. Il s’est avéré que 100 pour cent des cas étaient imputables à la Russie... » Et malgré les idées erronées sur le retard technique de l'URSS, c'est l'appareil soviétique qui est devenu le premier satellite de la Terre, et son signal pouvait être suivi par n'importe quel radioamateur. Le vol du premier satellite terrestre a marqué le début de l’ère spatiale et lancé la course à l’espace entre l’Union soviétique et les États-Unis.

À peine 4 mois plus tard, le 1er février 1958, les États-Unis lançaient leur satellite Explorer 1, assemblé par l'équipe du scientifique Wernher von Braun. Et même s'il était plusieurs fois plus léger que le PS-1 et contenait 4,5 kg de matériel scientifique, il restait deuxième et n'avait plus le même impact sur le public.

Résultats scientifiques du vol PS-1

Le lancement de cette PS-1 avait plusieurs objectifs :

Tester la capacité technique de l'appareil, ainsi que vérifier les calculs effectués pour le lancement réussi du satellite ;
Recherche sur l'ionosphère. Avant le lancement du vaisseau spatial, les ondes radio envoyées depuis la Terre étaient réfléchies par l'ionosphère, éliminant ainsi la possibilité de l'étudier. Aujourd'hui, les scientifiques ont pu commencer à étudier l'ionosphère grâce à l'interaction des ondes radio émises par un satellite depuis l'espace et voyageant à travers l'atmosphère jusqu'à la surface de la Terre.
Calcul de la densité des couches supérieures de l'atmosphère en observant le taux de décélération du véhicule dû au frottement avec l'atmosphère ;
Etude de l'influence de l'espace extra-atmosphérique sur les équipements, ainsi que détermination des conditions favorables au fonctionnement des équipements dans l'espace.

Écoutez le son du premier satellite

Et même si le satellite ne disposait d’aucun équipement scientifique, la surveillance de son signal radio et l’analyse de sa nature ont donné de nombreux résultats utiles. Ainsi, un groupe de scientifiques suédois a effectué des mesures de la composition électronique de l'ionosphère, en s'appuyant sur l'effet Faraday, qui affirme que la polarisation de la lumière change lorsqu'elle traverse un champ magnétique. En outre, un groupe de scientifiques soviétiques de l'Université d'État de Moscou a développé une technique permettant d'observer le satellite avec détermination précise de ses coordonnées. L'observation de cette orbite elliptique et de la nature de son comportement a permis de déterminer la densité de l'atmosphère dans la région. altitudes orbitales. L'augmentation inattendue de la densité de l'atmosphère dans ces zones a incité les scientifiques à créer la théorie du freinage des satellites, qui a contribué au développement de l'astronautique.

Vidéo sur le premier satellite.

Sur dehors Les quatre antennes fouet de Spoutnik transmettaient à des fréquences d'ondes courtes supérieures et inférieures à la norme actuelle (27 MHz). Les stations de suivi sur Terre ont capté le signal radio et ont confirmé que le petit satellite avait survécu au lancement et qu'il effectuait avec succès sa trajectoire autour de notre planète. Un mois plus tard, l’Union soviétique lançait Spoutnik 2 en orbite. À l’intérieur de la capsule se trouvait la chienne Laika.

En décembre 1957, essayant désespérément de suivre le rythme de ses adversaires guerre froide, des scientifiques américains ont tenté de mettre le satellite en orbite avec la planète Vanguard. Malheureusement, la fusée s'est écrasée et a brûlé pendant le décollage. Peu de temps après, le 31 janvier 1958, les États-Unis rééditèrent le succès soviétique en adoptant le plan de Wernher von Braun consistant à lancer le satellite Explorer 1 avec une fusée américaine. Pierre rouge. Explorer 1 transportait des instruments pour détecter les rayons cosmiques et a découvert lors d'une expérience menée par James Van Allen de l'Université de l'Iowa qu'il y avait beaucoup moins de rayons cosmiques que prévu. Cela a conduit à la découverte de deux zones toroïdales (finalement nommées d'après Van Allen) remplies de particules chargées piégées dans le champ magnétique terrestre.

Encouragées par ces succès, plusieurs entreprises se sont lancées dans le développement et le lancement de satellites dans les années 1960. L'un d'eux était Hughes Aircraft, aux côtés de l'ingénieur vedette Harold Rosen. Rosen a dirigé l'équipe qui a mis en œuvre l'idée de Clark : un satellite de communication placé sur l'orbite terrestre de telle manière qu'il puisse faire rebondir les ondes radio d'un endroit à un autre. En 1961, la NASA a attribué un contrat à Hughes pour construire la série de satellites Syncom (communications synchrones). En juillet 1963, Rosen et ses collègues virent Syncom-2 décoller dans l'espace et entrer sur une orbite géosynchrone approximative. Le président Kennedy a utilisé le nouveau système pour s'entretenir avec le Premier ministre du Nigeria en Afrique. Bientôt, Syncom-3 a également décollé, capable de diffuser un signal de télévision.

L'ère des satellites a commencé.

Quelle est la différence entre un satellite et un débris spatial ?

Techniquement, un satellite est tout objet en orbite autour d’une planète ou d’un corps céleste plus petit. Les astronomes classent les lunes comme des satellites naturels et, au fil des années, ils ont dressé une liste de centaines d’objets de ce type en orbite autour des planètes et des planètes naines de notre système solaire. Par exemple, ils ont dénombré 67 lunes de Jupiter. Et c’est toujours le cas.

Les objets fabriqués par l’homme comme Spoutnik et Explorer peuvent également être classés comme satellites car, comme les lunes, ils tournent autour d’une planète. Malheureusement, l'activité humaine a entraîné la présence d'une énorme quantité de débris sur l'orbite terrestre. Tous ces morceaux et débris se comportent comme de grosses fusées : ils tournent autour de la planète à grande vitesse le long d'un chemin circulaire ou elliptique. Dans une interprétation stricte de la définition, chacun de ces objets peut être défini comme un satellite. Mais les astronomes considèrent généralement les satellites comme des objets qui remplissent une fonction utile. Les morceaux de métal et autres déchets entrent dans la catégorie des débris orbitaux.

Les débris orbitaux proviennent de plusieurs sources :

Une explosion de fusée qui produit le plus de déchets.
L'astronaute a détendu sa main : si un astronaute répare quelque chose dans l'espace et qu'il manque une clé, celle-ci est perdue à jamais. La clé se met en orbite et vole à une vitesse d'environ 10 km/s. S’il heurte une personne ou un satellite, les résultats pourraient être catastrophiques. Gros objets, comme l'ISS, sont une cible importante pour débris spatiaux.
Articles jetés. Pièces de conteneurs de lancement, capuchons d'objectif d'appareil photo, etc.

La NASA a lancé un satellite spécial appelé LDEF pour étudier les effets à long terme des collisions avec des débris spatiaux. En six ans, les instruments du satellite ont enregistré environ 20 000 impacts, certains provoqués par des micrométéorites et d'autres par des débris orbitaux. Les scientifiques de la NASA continuent d'analyser les données LDEF. Mais le Japon dispose déjà d’un filet géant pour capturer les débris spatiaux.

Qu'y a-t-il à l'intérieur d'un satellite ordinaire ?

Il y a des satellites différentes formes et de tailles et remplissent de nombreuses fonctions différentes, mais tous sont, en principe, similaires. Tous ont une structure et une carrosserie en métal ou en composite, que les ingénieurs anglophones appellent un bus et que les Russes appellent une plate-forme spatiale. La plate-forme spatiale rassemble tout et fournit suffisamment de mesures pour garantir que les instruments survivent au lancement.

Tous les satellites disposent d'une source d'alimentation (généralement panneaux solaires) et les piles. Les panneaux solaires permettent de charger les batteries. Les satellites les plus récents incluent également des piles à combustible. L'énergie des satellites est très coûteuse et extrêmement limitée. Les cellules nucléaires sont couramment utilisées pour envoyer des sondes spatiales vers d’autres planètes.

Tous les satellites disposent d'un ordinateur de bord pour contrôler et surveiller divers systèmes. Tout le monde a une radio et une antenne. Au minimum, la plupart des satellites disposent d'un émetteur radio et d'un récepteur radio afin que l'équipe au sol puisse interroger et surveiller l'état du satellite. De nombreux satellites permettent beaucoup de choses différentes, du changement d'orbite à la reprogrammation du système informatique.

Comme on peut s'y attendre, en réunissant tous ces systèmes - pas une tâche facile. Cela prend des années. Tout commence par la définition de l’objectif de la mission. La détermination de ses paramètres permet aux ingénieurs d'assembler les outils nécessaires et de les installer dans dans le bon ordre. Une fois les spécifications (et le budget) approuvés, l’assemblage du satellite commence. Elle se déroule dans une salle blanche, un environnement stérile qui maintient la température et l'humidité souhaitées et protège le satellite pendant le développement et l'assemblage.

Les satellites artificiels sont généralement fabriqués sur commande. Certaines entreprises ont développé des satellites modulaires, c'est-à-dire des structures dont l'assemblage permet d'installer des éléments supplémentaires selon un cahier des charges. Par exemple, les satellites Boeing 601 comportaient deux modules de base : un châssis pour transporter le sous-système de propulsion, l'électronique et les batteries ; et un ensemble d'étagères en nid d'abeille pour le rangement du matériel. Cette modularité permet aux ingénieurs d'assembler des satellites à partir de pièces brutes plutôt qu'à partir de zéro.

Comment les satellites sont-ils mis en orbite ?

Aujourd'hui, tous les satellites sont lancés en orbite sur une fusée. Beaucoup les transportent dans le département cargo.

Dans la plupart des lancements de satellites, la fusée est lancée directement vers le haut, ce qui lui permet de se déplacer plus rapidement dans l'atmosphère épaisse et de minimiser la consommation de carburant. Après le décollage de la fusée, le mécanisme de commande de la fusée utilise le système de guidage inertiel pour calculer les ajustements nécessaires à la tuyère de la fusée pour obtenir le pas souhaité.

Une fois que la fusée entre dans les airs, à une altitude d'environ 193 kilomètres, le système de navigation libère de petites fusées, ce qui suffit à faire basculer la fusée en position horizontale. Après cela, le satellite est libéré. De petites fusées sont à nouveau tirées et créent une différence de distance entre la fusée et le satellite.

Vitesse orbitale et altitude

La fusée doit atteindre une vitesse de 40 320 kilomètres par heure pour échapper complètement à la gravité terrestre et voler dans l’espace. La vitesse spatiale est bien supérieure à celle dont un satellite a besoin en orbite. Ils n’échappent pas à la gravité terrestre, mais sont en état d’équilibre. La vitesse orbitale est la vitesse nécessaire pour maintenir un équilibre entre l'attraction gravitationnelle et le mouvement inertiel du satellite. Cela représente environ 27 359 kilomètres par heure à une altitude de 242 kilomètres. Sans gravité, l’inertie entraînerait le satellite dans l’espace. Même avec la gravité, si un satellite se déplace trop vite, il sera emporté dans l’espace. Si le satellite se déplace trop lentement, la gravité le ramènera vers la Terre.

La vitesse orbitale d'un satellite dépend de son altitude au-dessus de la Terre. Plus on se rapproche de la Terre, plus vitesse plus rapide. À une altitude de 200 kilomètres, la vitesse orbitale est de 27 400 kilomètres par heure. Pour maintenir une orbite à une altitude de 35 786 kilomètres, le satellite doit se déplacer à une vitesse de 11 300 kilomètres par heure. Cette vitesse orbitale permet au satellite d’effectuer un survol toutes les 24 heures. Comme la Terre tourne également 24 heures sur 24, le satellite, à une altitude de 35 786 kilomètres, se trouve dans une position fixe par rapport à la surface de la Terre. Cette position est dite géostationnaire. L'orbite géostationnaire est idéale pour les satellites météorologiques et de communication.

En général, plus l’orbite est haute, plus le satellite peut y rester longtemps. A basse altitude, le satellite se trouve dans l'atmosphère terrestre, ce qui crée une traînée. À haute altitude, il n’y a pratiquement aucune résistance et le satellite, comme la Lune, peut rester en orbite pendant des siècles.

Types de satellites

Sur Terre, tous les satellites se ressemblent : des boîtes brillantes ou des cylindres ornés d'ailes faites de panneaux solaires. Mais dans l’espace, ces machines forestières se comportent très différemment selon leur trajectoire de vol, leur altitude et leur orientation. En conséquence, la classification des satellites devient une question complexe. Une approche consiste à déterminer l'orbite de l'engin par rapport à une planète (généralement la Terre). Rappelons qu'il existe deux orbites principales : circulaire et elliptique. Certains satellites commencent sur une ellipse puis entrent sur une orbite circulaire. D'autres suivent une trajectoire elliptique connue sous le nom d'orbite de Molniya. Ces objets tournent généralement du nord au sud à travers les pôles de la Terre et effectuent un survol complet en 12 heures.

Les satellites en orbite polaire franchissent également les pôles à chaque révolution, bien que leurs orbites soient moins elliptiques. Les orbites polaires restent fixes dans l'espace pendant que la Terre tourne. En conséquence, la majeure partie de la Terre passe sous le satellite sur une orbite polaire. Parce que les orbites polaires offrent une excellente couverture de la planète, elles sont utilisées pour la cartographie et la photographie. Les prévisionnistes s'appuient également sur un réseau mondial de satellites polaires qui font le tour de notre planète toutes les 12 heures.

Vous pouvez également classer les satellites selon leur altitude au-dessus la surface de la terre. Sur la base de ce schéma, il existe trois catégories :

Orbite terrestre basse (LEO) - Les satellites LEO occupent une région de l'espace comprise entre 180 et 2 000 kilomètres au-dessus de la Terre. Les satellites en orbite près de la surface de la Terre sont idéaux pour l'observation, à des fins militaires et pour la collecte d'informations météorologiques.
Orbite terrestre moyenne (MEO) – Ces satellites volent entre 2 000 et 36 000 km au-dessus de la Terre. Les satellites de navigation GPS fonctionnent bien à cette altitude. La vitesse orbitale approximative est de 13 900 km/h.
Orbite géostationnaire (géosynchrone) - les satellites géostationnaires orbitent autour de la Terre à une altitude supérieure à 36 000 km et à la même vitesse de rotation que la planète. Par conséquent, les satellites sur cette orbite sont toujours positionnés vers le même endroit sur Terre. De nombreux satellites géostationnaires longent l’équateur, ce qui a créé de nombreux embouteillages dans cette région de l’espace. Plusieurs centaines de satellites de télévision, de communications et météorologiques utilisent l’orbite géostationnaire.

Enfin, on peut penser aux satellites dans le sens où ils « cherchent ». La plupart des objets envoyés dans l’espace au cours des dernières décennies regardent la Terre. Ces satellites disposent de caméras et d'équipements capables de voir notre monde dans différentes longueurs d'onde de lumière, nous permettant de profiter de vues spectaculaires sur les tons ultraviolets et infrarouges de notre planète. De moins en moins de satellites tournent leur regard vers l'espace, où ils observent les étoiles, les planètes et les galaxies, et recherchent des objets comme des astéroïdes et des comètes qui pourraient entrer en collision avec la Terre.

Satellites connus

Jusqu’à récemment, les satellites restaient des instruments exotiques et top-secrets, utilisés principalement à des fins militaires pour la navigation et l’espionnage. Aujourd’hui, ils font désormais partie intégrante de notre vie quotidienne. Grâce à eux, nous connaissons la météo (même si les météorologues se trompent si souvent). Nous regardons la télévision et accédons à Internet également grâce aux satellites. Le GPS dans nos voitures et nos smartphones nous permet d'accéder à le bon endroit. Vaut-il la peine de parler de la contribution inestimable du télescope Hubble et du travail des astronautes sur l'ISS ?

Cependant, il existe de véritables héros en orbite. Apprenons à les connaître.

Les satellites Landsat photographient la Terre depuis le début des années 1970 et détiennent le record d'observation de la surface de la Terre. Landsat-1, autrefois connu sous le nom d'ERTS (Earth Resources Technology Satellite), a été lancé le 23 juillet 1972. Il transportait deux instruments principaux : une caméra et un scanner multispectral, construits par la Hughes Aircraft Company et capables d'enregistrer des données dans les spectres vert, rouge et deux infrarouges. Le satellite a produit des images si magnifiques et a été considéré comme un tel succès que toute une série l'a suivi. La NASA a lancé le dernier Landsat-8 en février 2013. Ce véhicule transportait deux capteurs d'observation de la Terre, l'imageur opérationnel terrestre et le capteur infrarouge thermique, collectant des images multispectrales des régions côtières. glace polaire, îles et continents.
Les satellites géostationnaires opérationnels environnementaux (GOES) tournent autour de la Terre sur une orbite géostationnaire, chacun étant responsable d'une partie fixe du globe. Cela permet aux satellites d'observer de près l'atmosphère et de détecter les changements conditions météorologiques ce qui peut entraîner des tornades, des ouragans, des inondations et des orages. Les satellites sont également utilisés pour estimer les précipitations et l’accumulation de neige, mesurer l’étendue de la couverture neigeuse et suivre le mouvement de la glace de mer et de lac. Depuis 1974, 15 satellites GOES ont été lancés en orbite, mais seuls deux satellites, GOES West et GOES East, surveillent la météo à tout moment.
Jason-1 et Jason-2 ont joué un rôle clé dans l'analyse à long terme des océans de la Terre. La NASA a lancé Jason-1 en décembre 2001 pour remplacer le satellite NASA/CNES Topex/Poséidon, qui opérait au-dessus de la Terre depuis 1992. Pendant près de treize ans, Jason-1 a mesuré le niveau de la mer, la vitesse du vent et la hauteur des vagues dans plus de 95 % des océans libres de glace de la Terre. La NASA a officiellement retiré Jason-1 le 3 juillet 2013. Jason-2 est entré en orbite en 2008. Il emportait des instruments de haute précision permettant de mesurer la distance du satellite à la surface de l'océan avec une précision de plusieurs centimètres. Ces données, en plus de leur valeur pour les océanographes, fournissent un aperçu approfondi du comportement des modèles climatiques mondiaux.

Combien coûtent les satellites ?

Après Spoutnik et Explorer, les satellites sont devenus plus grands et plus complexes. Prenons, par exemple, TerreStar-1, un satellite commercial censé assurer la transmission de données mobiles vers Amérique du Nord pour smartphones et appareils similaires. Lancé en 2009, TerreStar-1 pesait 6 910 kilogrammes. Et une fois entièrement déployé, il a révélé une antenne de 18 mètres et des panneaux solaires massifs d’une envergure de 32 mètres.

Construire une machine aussi complexe nécessite une tonne de ressources, de sorte qu'historiquement, seules les agences gouvernementales et les entreprises aux poches profondes pouvaient se lancer dans le secteur des satellites. La plupart de Le coût d'un satellite réside dans l'équipement : transpondeurs, ordinateurs et caméras. Un satellite météorologique typique coûte environ 290 millions de dollars. Un satellite espion coûterait 100 millions de dollars de plus. À cela s’ajoutent les coûts d’entretien et de réparation des satellites. Les entreprises doivent payer pour la bande passante satellite de la même manière que les propriétaires de téléphones paient pour le service cellulaire. Cela coûte parfois plus de 1,5 million de dollars par an.

Un autre facteur important est le coût de démarrage. Le lancement d'un satellite dans l'espace peut coûter entre 10 et 400 millions de dollars, selon l'appareil. La fusée Pegasus XL peut soulever 443 kilogrammes en orbite terrestre basse pour 13,5 millions de dollars. Le lancement d’un satellite lourd nécessitera plus de portance. La fusée Ariane 5G peut lancer un satellite de 18 000 kilogrammes en orbite basse pour 165 millions de dollars.

Malgré les coûts et les risques associés à la construction, au lancement et à l’exploitation de satellites, certaines entreprises ont réussi à bâtir des entreprises entières autour de ce sujet. Par exemple, Boeing. La société a livré environ 10 satellites dans l'espace en 2012 et a reçu des commandes pendant plus de sept ans, générant près de 32 milliards de dollars de revenus.

L'avenir des satellites

Près de cinquante ans après le lancement de Spoutnik, les satellites, comme les budgets, grandissent et se renforcent. Les États-Unis, par exemple, ont dépensé près de 200 milliards de dollars depuis le début de leur programme de satellites militaires et disposent désormais, malgré tout cela, d’une flotte de satellites vieillissants qui attendent d’être remplacés. De nombreux experts craignent que la construction et le déploiement de grands satellites ne puissent tout simplement pas exister avec l’argent des contribuables. La solution qui pourrait tout bouleverser reste les entreprises privées comme SpaceX et d’autres qui ne souffriront clairement pas de stagnation bureaucratique, comme la NASA, la NRO et la NOAA.

Une autre solution consiste à réduire la taille et la complexité des satellites. Des scientifiques de Caltech et de l'Université de Stanford travaillent depuis 1999 sur un nouveau type de CubeSat, basé sur des blocs de construction dotés d'un bord de 10 centimètres. Chaque cube contient des composants prêts à l'emploi et peut être combiné avec d'autres cubes pour augmenter l'efficacité et réduire le stress. En standardisant la conception et en réduisant le coût de construction de chaque satellite à partir de zéro, un seul CubeSat peut coûter aussi peu que 100 000 dollars.

En avril 2013, la NASA a décidé de tester ce principe simple avec trois CubeSats alimentés par des smartphones commerciaux. L’objectif était de mettre les microsatellites en orbite pendant une courte période et de prendre quelques photos avec leurs téléphones. L'agence prévoit désormais de déployer un vaste réseau de tels satellites.

Qu'ils soient grands ou petits, les futurs satellites devront pouvoir communiquer efficacement avec stations au sol. Historiquement, la NASA s'est appuyée sur les communications par radiofréquence, mais la RF a atteint ses limites à mesure que la demande de puissance accrue est apparue. Pour surmonter cet obstacle, les scientifiques de la NASA développent un système de communication bidirectionnelle utilisant des lasers plutôt que des ondes radio. Le 18 octobre 2013, des scientifiques ont tiré pour la première fois un faisceau laser pour transmettre des données de la Lune à la Terre (à une distance de 384 633 kilomètres) et ont atteint une vitesse de transmission record de 622 mégabits par seconde.