Kaip Veikia Palydovai

{h1}

Tūkstančiai palydovų kasdien skraido virš galvos ir padeda tokiais klausimais, kaip orų prognozės ir tv transliacijos. Sužinokite, kaip palydovai veikia „WordsSideKick.com“.

"Žmogus turi pakilti virš žemės - iki atmosferos viršūnės ir už jos ribų - tik taip jis pilnai supras pasaulį, kuriame gyvena".

Sokratas padarė šį stebėjimą šimtmečiais anksčiau, nei žmonės sėkmingai padėjo objektą į Žemės orbitą. Ir vis dėlto graikų filosofas suvokė, koks vertingas gali būti vaizdas iš kosmoso, net jei jis nežinojo, kaip jį pasiekti.

Tos mintys - kaip pritraukti objektą „į atmosferos viršūnę ir už jos ribų“ - tektų laukti, kol Isaacas Newtonas, paskelbęs savo dabar garsų patrankos sviedinio minčių eksperimentą 1729 m., Jo mąstymas vyko taip: įsivaizduok tave pastatykite patranką ant kalno ir paleiskite ją horizontaliai. Patrankos sviedinys trumpam keliaus lygiagrečiai Žemės paviršiui, tačiau ilgainiui pasidarys sunkio jėga ir nukris ant žemės. Dabar įsivaizduokite, kad prie patrankos dar pridedate ginklų miltelių. Su papildomais sprogmenimis patrankos sviedinys skris toliau ir toliau, kol jis nenukris. Įpilkite reikiamą kiekį miltelių ir rutuliui paskirstykite reikiamą greitį. Jis visiškai keliaus aplink planetą, visada krisdamas gravitaciniame lauke, bet niekada nepasiekdamas žemės.

1957 m. Spalio mėn. Sovietai galutinai įrodė Niutono teisingumą, kai paleido „Sputnik 1“ - pirmąjį dirbtinį palydovą, skriejantį apie Žemės orbitą. Šis ciklas pradėjo kosmoso lenktynes ​​ir inicijavo ilgalaikį meilės romaną su objektais, skirtais keliauti žiediniais takais aplink mūsų planetą ar kitas Saulės sistemos planetas. Po „Sputnik“ kelios tautos, vadovaujamos daugiausia JAV, Rusijos ir Kinijos, į kosmosą atsiuntė apie 2500 palydovų [šaltinis: „National Geographic“]. Kai kurie iš šių žmogaus sukurtų objektų, pavyzdžiui, Tarptautinė kosminė stotis, yra didžiuliai. Kiti gali patogiai tilpti į jūsų virtuvės duonos dėžę. Mes matome ir atpažįstame jų naudojimą orų pranešimuose, televizijos transliacijose per DIRECTV ir DISH tinklą bei kasdieniuose telefono skambučiuose. Net tie, kurie išvengia mūsų dėmesio, tapo nepakeičiamais kariuomenės įrankiais.

Žinoma, palydovų paleidimas ir valdymas sukelia problemų. Šiandien, kai orbitoje aplink Žemę yra daugiau kaip 1 000 palydovų, mūsų tiesioginė kosminė kaimynystė tapo judresnė nei didmiesčio piko valandos [šaltinis: Kainas]. Tada ten yra nebenaudojama įranga, apleisti palydovai, aparatūros dalys ir sprogimų ar susidūrimų fragmentai, kuriais dangus dalijasi naudinga įranga. Šios orbitos nuolaužos kaupėsi bėgant metams ir kelia rimtą pavojų palydovams, kurie šiuo metu skrieja aplink Žemę, ir būsimiems pilotuojamiems ir nepilotuojamiems paleidimams.

Šiame straipsnyje mes pažvelgsime į tipiško palydovo žarnas ir tada pažvelgsime pro jo „akis“, kad galėtume mėgautis mūsų planetos vaizdais, kuriuos Sokratas ir Niutonas vos galėjo įsivaizduoti. Bet pirmiausia atidžiau pažvelkime, kas būtent palydovą išskiria iš kitų dangaus objektų.

Kas yra palydovas?

„Sputnik 1“, pirmasis palydovas, rodomas su keturiomis plakti antenomis

„Sputnik 1“, pirmasis palydovas, rodomas su keturiomis plakti antenomis

Palydovas yra bet koks objektas, kuris juda lenktu keliu aplink planetą. Mėnulis yra originalus Žemės natūralus palydovas ir jame yra daug žmogaus sukurtų (dirbtinis) palydovai, paprastai arčiau Žemės. Kelias, kurį eina palydovas, yra Orbita, kuris kartais įgauna apskritimo formą.

Norėdami suprasti, kodėl palydovai juda tokiu keliu, turime dar kartą apsilankyti pas savo draugą Niutoną. Niutonas pasiūlė, kad jėga - gravitacija - egzistuotų tarp bet kurių dviejų visatos objektų. Jei tai būtų ne ši jėga, šalia planetos judantis palydovas judėtų tuo pačiu greičiu ir ta pačia kryptimi - tiesia linija. Tačiau šį tiesų inercinį palydovo kelią subalansuoja stiprus gravitacinis potraukis, nukreiptas link planetos centro.

Kartais palydovo orbita atrodo kaip elipsė, supjaustytas apskritimas, judantis aplink du taškus, žinomus kaip židiniai. Galioja tie patys pagrindiniai judėjimo dėsniai, išskyrus tai, kad planeta yra vienoje iš židinių. Dėl to palydovui veikianti grynoji jėga nėra tolygi aplink orbitą, o palydovo greitis keičiasi nuolat. Greičiausiai jis juda, kai yra arčiausiai planetos - taško, vadinamo perigee - ir lėčiausias, kai yra toliausiai nuo planetos - taškas, žinomas kaip apogėjus.

Visų rūšių ir dydžių palydovai vaidina įvairius vaidmenis.

  • Orų palydovai padėti meteorologams numatyti orą ar pamatyti, kas vyksta šiuo metu. Geostacionarinis darbinis aplinkos palydovas (GOES) yra geras pavyzdys. Šiuose palydovuose paprastai yra kameros, galinčios grąžinti Žemės orų nuotraukas iš fiksuotų geostacionarių padėčių arba iš poliarinių orbitų.
  • Ryšių palydovai leisti telefoninius ir duomenų pokalbius perduoti per palydovą. Įprasti ryšių palydovai yra „Telstar“ ir „Intelsat“. Svarbiausias ryšių palydovo bruožas yra atsakiklis - radijas, kuris pokalbį priima vienu dažniu, tada jį sustiprina ir vėl perduoda į Žemę kitu dažniu. Palydove paprastai yra šimtai ar tūkstančiai atsakiklių. Ryšių palydovai paprastai yra geosinchroniniai (plačiau apie tai vėliau).
  • Transliuoti palydovus transliuoti televizijos signalus iš vieno taško į kitą (panašiai kaip ryšių palydovai).
  • Moksliniai palydovai, kaip ir Hablo kosminis teleskopas, vykdo įvairiausias mokslo misijas. Jie žvelgia į viską nuo saulės dėmių iki gama spindulių.
  • Navigaciniai palydovai padėti laivams ir lėktuvams plaukti. Garsiausi yra GPS NAVSTAR palydovai.
  • Gelbėjimo palydovai reaguoti į radijo nelaimės signalus (daugiau informacijos skaitykite šiame puslapyje).
  • Žemės stebėjimo palydovai patikrinkite, ar planetoje nėra pokyčių - nuo temperatūros iki miško auginimo iki ledo dangos. Garsiausios yra „Landsat“ serijos.
  • Kariniai palydovai yra ten, bet didžioji dalis faktinės programos informacijos lieka slapta. Taikomosios programos gali būti šifruoto ryšio perdavimas, branduolinis stebėjimas, priešo judesių stebėjimas, išankstinis raketų paleidimo įspėjimas, radijo bangų pasiklausymas, radarų vaizdavimas ir fotografavimas (naudojant iš esmės didelius teleskopus, fotografuojančius kariškai įdomias sritis).

Kada buvo išrasti palydovai?

Niutonas galbūt dirbo protinę mankštą iš palydovo paleidimo, tačiau šiek tiek užtruktų, kol mes iš tikrųjų atliksime žygdarbį. Vienas iš ankstyvųjų vizionierių buvo sci-fi rašytojas Arthur C. Clarke. 1945 m. Clarke'as pasiūlė, kad palydovus būtų galima išdėstyti į orbitą taip, kad jie judėtų ta pačia kryptimi ir tokiu pat greičiu kaip besisukanti Žemė. Šie vadinamieji geostacionarūs palydovai, jis pasiūlė, galėtų būti naudojamas ryšiams.

Daugelis mokslininkų nevisiškai priėmė Clarke'o idėją - iki 1957 m. Spalio 4 d. Tada Sovietų Sąjunga paleido „Sputnik 1“ - pirmąjį žmogaus sukurtą palydovą, skriejantį į Žemės orbitą. „Sputnik“ buvo 23 colių (58 centimetrai), 184 m. svaro (83 kilogramų) metalinis rutulys. Nors tai buvo puikus pasiekimas, „Sputnik“ turinys atrodo menkas pagal šių dienų standartus:

  • Termometras
  • Baterija
  • Radijo siųstuvas - pakeitė pyptelėjimo toną, kad atitiktų temperatūros pokyčius
  • Azoto dujos - slėgė palydovo vidų

„Sputnik“ išorėje - keturi plakti antenos perduodami trumpojo bangos dažniu aukščiau ir žemiau to, kas yra šių dienų piliečių juostoje (27 megahercų). Stebėjimo stotys, esančios ant žemės, paėmė radijo signalus ir patvirtino, kad mažas palydovas išgyveno paleidimą ir sėkmingai sekė kelią aplink mūsų planetą. Po mėnesio sovietai į orbitą padėjo papildomą laivą „Sputnik 2“. Kapsulės viduje buvo šuo, vardu Laika.

1957 m. Gruodžio mėn., Norėdami suspėti su kolegomis iš Šaltojo karo, amerikiečių mokslininkai bandė palydovą nešti į orbitą „Vanguard“ raketoje. Deja, raketa sudužo ir sudegė paleidimo skydelyje. Neilgai trukus, 1958 m. Sausio 31 d., JAV pagaliau pasiekė Wernher von Braun priimtą planą, pagal kurį JAV Redstone'o raketa turėjo išstumti palydovą - „Explorer 1“ į Žemės orbitą. „Explorer 1“ nešiojo prietaisus kosminiams spinduliams aptikti ir eksperimentui, kuriam vadovavo Jamesas Van Allenas iš Ajovos universiteto, atskleidė daug mažesnį kosminių spindulių skaičių, nei tikėtasi. Dėl to buvo atrastos dvi spurgos formos zonos (galiausiai pavadintos Van Allen vardu), užpildytos įkrautomis dalelėmis, įstrigusiomis Žemės magnetinio lauko.

Sekdami šias sėkmes, septintajame dešimtmetyje kelios kompanijos varžėsi kurti ir diegti palydovus. Vienas iš jų buvo „Hughes Aircraft“ ir jo žvaigždės inžinierius Haroldas Rosenas. Rosenas vadovavo komandai, kuri Arthuro C. Clarke'o idėją - ryšių palydovą, esantį Žemės orbitoje, paversti įmanomu dizainu - kad jis galėtų radijo bangas peršokti iš vienos vietos į kitą. 1961 m. NASA sudarė Hughes'o sutartį sukurti palydovų „Syncom“ (sinchroninio ryšio) seriją. 1963 m. Liepą Rosenas ir jo kolegos stebėjo, kaip „Syncom 2“ pakilo į kosmosą ir pateko į (maždaug) geosinchroninę orbitą. Prezidentas Kennedy naudojo naująją sistemą kalbėdamas su Nigerijos ministru pirmininku Afrikoje (galite klausytis čia). Po to sekė „Syncom 3“, kuris iš tikrųjų galėjo transliuoti televiziją.

Prasidėjo palydovų amžius.

Atspindys: „Sputnik“, 1957 m. Spalio 4 d

„Sputnik“ transliacijos mirė kartu su baterija tik po trijų savaičių, tačiau jos poveikis buvo jaučiamas dešimtmečius. Būdamas penktaklasis, buvau liudininkas sujudimo, kurį sukūrė „Sputnik“. Naujienų pranešimai parodė, kad daugeliui JAV žmonių buvo sugėdinta, kai Sovietų Sąjunga pirmiausia pasiekė mokslinį darbą, taip pat išsigandę, kad užsienio šalis uždėjo ką nors virš galvos. Atrodė, kad sovietų raketų kūrimas gerokai pranoko JAV pastangas. Netrukus prasidėjo žingsnis link Amerikos palydovo patekimo į kosmosą. Amerikos mokyklos ir universitetai netrukus buvo aprūpinti naujomis mokslo knygomis. Vienas šalutinis poveikis, turėjęs tiesioginį poveikį daugeliui studentų, tokių kaip aš, buvo tai, kad padaugėjo namų darbų, suteikiančių asmeninį aspektą nacionaliniam žadinimo skambučiui. - Gary Brownas

Kuo skiriasi palydovas nuo kosminio šlamšto?

Ši NASA iliustracija parodo visus žmogaus sukurtus objektus, tiek veikiančius objektus, tiek šiukšles, kurie buvo sekami, kai vaizdas buvo sukurtas 2009 m. Vaizdas buvo pagamintas iš modelių, naudojamų stebėti šiukšles Žemės orbitoje.

Ši NASA iliustracija parodo visus žmogaus sukurtus objektus, tiek veikiančius objektus, tiek šiukšles, kurie buvo sekami, kai vaizdas buvo sukurtas 2009 m. Vaizdas buvo pagamintas iš modelių, naudojamų stebėti šiukšles Žemės orbitoje.

Techniškai palydovas yra bet koks objektas, kuris sukasi aplink planetą ar mažesnį dangaus kūną. Astronomai priskiria mėnulius natūraliais palydovais, ir metams bėgant jie sutraiškė šimtus šių objektų, skriejančių aplink mūsų Saulės sistemos planetas ir nykštukines planetas. Pvz., Jie sudarė 67 mėnūnų, skriejančių Jupiteriu, sąrašą.

Žmogaus sukurti objektai, tokie kaip paleisti per „Sputnik“ ir „Explorer“ misijas, taip pat gali būti klasifikuojami kaip palydovai, nes jie, kaip mėnuliai, apskrieja planetą. Deja, žmogaus veikla, reikalinga žmogaus sukurtų palydovų patekimui į kosmosą, sukūrė milžinišką likusių šiukšlių kiekį. Visi šie bitai ir gabalėliai elgiasi taip, kaip didesnės raketos ir erdvėlaiviai - jie juda aplink tikslinę planetą labai dideliu greičiu, eidami apskritimo ar elipsės keliais. Pagal griežčiausią apibrėžimo aiškinimą, kiekvienas šiukšlių gabalas yra palydovas. Bet astronomai paprastai palydovus galvoja kaip objektus, atliekančius naudingą funkciją. Metalo atraižos ir kiti detritai vargu ar laikomi naudingais, todėl patenka į kitą kategoriją, vadinamą orbitos šiukšlės.

Pagal NASA programą „Orbitalos nuolaužos“ yra 100 milijonų vienetų orbitos nuolaužų, ne didesnių kaip 1 centimetras (0,4 colio). 1–10 centimetrų (0,4–3,9 colio) diapazone yra 500 000 vienetų ir maždaug 21 000 daiktų, didesnių nei 10 centimetrų. Pastarosios kategorijos daiktai astronomai kartais vadinami kosmoso šiukšlių - objektai, pakankamai dideli, kad būtų galima sekti radaru, kurie netyčia buvo pateikti į orbitą ir kurie dabar kelia grėsmę kitiems aktyviems, tinkamai veikiantiems palydovams.

Orbitos nuolaužos gali būti iš daugelio šaltinių:

  • Sprogstančios raketos - tai palieka daugiausiai šiukšlių kosmose.
  • Astronauto rankos slydimas - Jei astronautas kažką suremontuoja kosmose ir numeta veržliaraktį, jis dingo amžiams. Raktas tada eina į orbitą greičiausiai maždaug 6 mylių per sekundę greičiu (beveik 10 kilometrų per sekundę). Jei veržliaraktis atsitrenks į bet kurią transporto priemonę, vežančią žmonių ekipažą, rezultatai gali būti pražūtingi. Didesni objektai, pavyzdžiui, kosminė stotis, kelia didesnį kosmoso šlamšto taikinį, todėl jiems kyla didesnė rizika.
  • Skalbti daiktai - paleidimo talpyklų dalys, fotoaparato objektyvo dangteliai ir pan.

Specialus NASA palydovas vadinamas Ilgos trukmės ekspozicijos priemonė (LDEF) buvo išleista į orbitą, kad ištirtų ilgalaikį susidūrimo su kosminiu šiukšlėmis poveikį. Kosminis šaudyklas „Challenger“ dislokavo LDEF 1984 m. Balandžio mėn., O kosminis šaudmuo Columbia jį paėmė 1990 m. Sausį. Per beveik šešerių metų misiją palydovo prietaisai užfiksavo daugiau nei 20 000 smūgių, kai kuriuos iš jų sukėlė mikrometeoritai, kitus - orbitos nuolaužos. [šaltinis: Martinas]. NASA mokslininkai toliau analizuoja LDEF duomenis, norėdami sužinoti apie orbitos nuolaužų populiacijas ir pasiskirstymą.

Kas yra tipiško palydovo viduje?

Palydovai yra įvairių formų ir dydžių bei atlieka daugybę skirtingų funkcijų, tačiau visi jie turi keletą bendrų dalykų.

  • Visi jie turi metalinį arba kompozicinį rėmą ir korpusą, paprastai žinomą kaip autobusas. Autobusas laiko viską kartu erdvėje ir suteikia pakankamai jėgų išgyventi paleidimą
  • Visi jie turi energijos šaltinį (dažniausiai saulės elementus) ir akumuliatorius, skirtus laikyti. Saulės elementų masyvas suteikia galią įkrauti įkraunamas baterijas. Naujesni dizainai apima kuro elementus. Daugumos palydovų energija yra brangi ir labai ribota. Branduolinė energija buvo naudojama kosminiuose zonduose kitoms planetoms. Maitinimo sistemos yra nuolat stebimos, o duomenys apie galią ir visas kitas borto sistemas yra siunčiami į Žemės stotis telemetrijos signalų pavidalu.
  • Visi jie turi borto kompiuterį, skirtą valdyti ir stebėti įvairias sistemas.
  • Visi turi radijo sistemą ir anteną. Bent jau dauguma palydovų turi radijo siųstuvą / imtuvą, kad antžeminio valdymo įgula galėtų iš palydovo reikalauti informacijos apie būseną ir stebėti jo sveikatą. Daugelį palydovų galima valdyti įvairiais būdais nuo žemės paviršiaus, kad būtų galima padaryti bet ką, nuo orbitos pakeitimo iki kompiuterio sistemos perprogramavimo.
  • Visi jie turi požiūrio kontrolės sistemą. ACS palydovą nukreipia teisinga kryptimi.

Kaip ir galima tikėtis, sudėti visas šias sistemas nėra lengva. Tai gali užtrukti metus. Viskas prasideda nuo misijos tikslo. Apibrėžę misijos parametrus, inžinieriai gali nurodyti reikalingus instrumentus ir jų išdėstymą. Kai šios specifikacijos (ir jų biudžetas) bus patvirtintos, palydovo statyba gali prasidėti. Paprastai tai vyksta švarioje patalpoje, sterilioje aplinkoje, leidžiančioje palaikyti pastovią temperatūrą ir drėgmę bei apsaugoti palydovą jo kūrimo, konstravimo ir bandymo metu.

Dirbtiniai palydovai paprastai nėra gaminami masiškai; jie yra sukurti pagal užsakymą atlikti numatytas funkcijas. Atsižvelgiant į tai, kai kurios kompanijos savo palydovus sukūrė modulinius, leidžiančius pradėti nuo pirminės struktūros, kurią galima pritaikyti pagal poreikį. Pavyzdžiui, „Boeing 601“ palydovai turi du pagrindinius modulius - važiuoklę, skirtą varyti posistemį, autobusų elektroniką ir akumuliatorių paketus; ir korių lentynų rinkinys įrangos masyvams laikyti. Šis moduliškumas leidžia inžinieriams surinkti pagal paskirtį sukurtus palydovus nepradėjus nuo nulio. Ir, žinoma, kai kurie palydovai, tokie kaip GPS ir „Iridium“ sistema, veikia kartu suderintame tinkle. Naudojant pakartojamą dizainą, lengviau nustatyti ir integruoti įvairius sistemos komponentus.

Kaip palydovas paleidžiamas į orbitą?

Visi palydovai šiandien patenka į orbitą, važiuodami raketa. Daugelis anksčiau važiuodavo į kosmoso šaudyklos krovinių skyrių. Kelios šalys ir įmonės turi raketų paleidimo galimybes, o kelių tonų palydovai leidžia reguliariai ir saugiai skristi į orbitą.

Daugumos palydovų paleidimo metu planuojama raketa iš pradžių nukreipta tiesiai į viršų. Tai greičiausiai patenka per storąją atmosferos dalį raketa ir sumažina degalų sąnaudas.

Kai raketa paleidžiama tiesiai į viršų, raketos valdymo mechanizmas naudoja inercinė orientavimo sistema (žr. šoninę juostą), kad būtų galima apskaičiuoti būtinus raketos purkštukų pakeitimus, kad raketa būtų pakreipta į kursą, aprašytą skrydžio planas. Daugeliu atvejų skrydžio plane reikalaujama, kad raketa pasisuktų į rytus, nes Žemė sukasi į rytus, suteikdama paleidimo priemonei nemokamą impulsą. Šio stiprinimo stiprumas priklauso nuo Žemės sukimosi greičio paleidimo vietoje. Didžiausias postūmis yra ties pusiauju, kur atstumas aplink Žemę yra didžiausias, todėl sukimasis yra greičiausias.

Ar didelis postūmis iš pusiaujo paleidimo? Apytiksliai apskaičiuoti galime nustatyti žemės apskritimą, padauginę jos skersmenį iš pi (3.1416). Žemės skersmuo yra maždaug 7926 mylios (12 753 kilometrai). Padauginus iš pi, gaunamas maždaug 24 900 mylių (40 065 km) perimetras. Norėdami pervažiuoti tą perimetrą per 24 valandas, žemės paviršiaus taškas turi judėti 1 038 mylių per valandą. Laivo iš Floridos kyšulio Canaveral žemės sukimosi greitis nebus toks didelis. Kenedžio kosminio centro paleidimo kompleksas 39-A yra 28 laipsnių 36 minutes 29,7014 sekundes į šiaurės platumą. Žemės sukimosi greitis yra apie 894 mph (1440 km / h). Žemės paviršiaus greičio skirtumas tarp pusiaujo ir Kenedžio kosminio centro skiriasi maždaug 144 myliais per valandą. (Pastaba: Žemė iš tikrųjų yra pakirpti - riebesnis viduryje - nėra tobula sfera. Dėl šios priežasties mūsų apskaičiavimas apie Žemės apskritimą yra šiek tiek mažas.)

Atsižvelgiant į tai, kad raketos gali nuvažiuoti tūkstančius mylių per valandą, jums gali kilti klausimas, kodėl net 144 mylių per valandą skirtumas turėtų reikšmės. Atsakymas yra tas, kad raketos kartu su degalais ir naudingosiomis apkrovomis yra labai sunkios. Pavyzdžiui, 2000 m. Vasario 11 d., Norint pakelti kosminį šaudyklą „Endeavour“, reikėjo paleisti 4.520.415 svarų (2 050 447 kilogramus), kurių bendras svoris buvo [4] (šaltinis: NASA). Norint pagreitinti tokią masę iki 144 mylių per valandą, reikia daug energijos, taigi ir nemažas degalų kiekis. Paleidimas iš pusiaujo daro tikrą skirtumą.

Kai raketa pasiekia ypač ploną orą, maždaug 120 mylių (193 kilometrų) aukštyje, raketos navigacijos sistema iššauna mažas raketas, kurių pakanka paleisti raketą į horizontalus padėtis. Tada palydovas paleidžiamas.Tuo metu raketos vėl šaudomos, kad būtų užtikrintas tam tikras atstumas tarp paleidimo priemonės ir paties palydovo.

Inercinės orientavimo sistemos

Raketa turi būti valdoma labai tiksliai, kad palydovą įterptų į norimą orbitą. An inercinė orientavimo sistema (IGS) raketos viduje leidžia valdyti. IGS nustato tikslią raketos vietą ir kryptį tiksliai išmatuodamas visus raketos patiriamus pagreičius, naudodamas giroskopus ir akselerometrai. Įstatyti į žiedinius žiedus, giroskopų ašys yra nukreiptos ta pačia kryptimi. Šioje giroskopiškai stabilioje platformoje yra akselerometrai, matuojantys pagreičio pokyčius trijose skirtingose ​​ašyse. Jei tiksliai žino, kur buvo raketa, kai jis buvo paleistas, ir pagreičius, kuriuos patiria raketa skrydžio metu, IGS gali apskaičiuoti raketos vietą ir orientaciją erdvėje.

Orbitos greitis ir aukštis

Raketa turi įsibėgėti iki mažiausiai 25,039 mph (40,320 km / h), kad visiškai ištrūktų iš žemės gravitacijos ir nuskristų į kosmosą (jei norite daugiau pabėgimo greitis, apsilankykite šiame NASA straipsnyje).

Žemės pabėgimo greitis yra daug didesnis nei reikalingas Žemės palydovo padėjimui į orbitą. Esant palydovams, tikslas yra ne pabėgti nuo Žemės sunkio jėgos, bet subalansuoti. Orbitos greitis yra greitis, kurio reikia pusiausvyrai tarp gravitacijos traukos palydove ir inercija palydovo judesio - palydovo polinkis judėti toliau. Tai yra maždaug 17 000 mylių per valandą (27 359 km / h) 150 mylių (242 kilometrų) aukštyje. Be gravitacijos palydovo inercija jį išneštų į kosmosą. Net ir sunkio jėgos dėka, jei numatytas palydovas eis per greitai, jis ilgainiui išskris. Kita vertus, jei palydovas eis per lėtai, gravitacija jį atitrauks į Žemę. Esant teisingam orbitos greičiui, gravitacija tiksliai subalansuoja palydovo inerciją, traukdama žemyn link Žemės centro, kad palydovo kelias išliktų lenktas kaip Žemės išlenktas paviršius, o ne skristų tiesia linija.

Palydovo orbitos greitis priklauso nuo jo aukščio virš žemės. Kuo arčiau žemės, tuo greitesnis reikiamas orbitos greitis. 200 mylių (124 mylių) aukštyje reikalingas orbitos greitis yra šiek tiek didesnis nei 17 000 mph (apie 27 400 km / h). Norėdami išlaikyti orbitą, esančią 22 223 mylių (35 786 km) virš Žemės, palydovas turi skristi maždaug 7000 mylių per valandą (11 300 km / h) greičiu. Šis orbitos greitis ir atstumas leidžia palydovui per 24 valandas padaryti vieną apsisukimą. Kadangi Žemė taip pat sukasi kartą per 24 valandas, palydovas 22 223 mylių aukštyje lieka fiksuotoje padėtyje Žemės paviršiaus taško atžvilgiu. Kadangi palydovas visą laiką stovi toje pačioje vietoje, tokia orbita vadinama „geostacionaria“. Geostacionarios orbitos yra idealūs orų ir ryšių palydovams.

Apskritai, kuo aukštesnė orbita, tuo ilgiau palydovas gali likti orbitoje. Mažesniame aukštyje palydovas skrieja į Žemės atmosferos pėdsakus, kurie sukuria tempimą. vilkite sukelia orbitos skilimą, kol palydovas vėl patenka į atmosferą ir sudegs. Aukštesniame aukštyje, kur kosmoso vakuumas yra beveik baigtas, beveik nėra kliūčių, o palydovas, kaip mėnulis, gali išlikti orbitoje šimtmečius.

Galimybių langas

Paleidimo langas yra tam tikras laikotarpis, per kurį bus lengviau išdėstyti palydovą į orbitą, reikalingą numatytai funkcijai atlikti. Su kosminiu šaudmeniu ypač svarbus veiksnys renkantis paleidimo langą buvo poreikis saugiai nuleisti astronautus, jei kažkas nutiko ne taip. Astronautai turėjo sugebėti pasiekti saugų nusileidimo plotą, šalia stovintiems gelbėtojams. Kitų tipų skrydžiams, įskaitant tarpplanetinius tyrinėjimus, paleidimo langelyje turi būti leidžiama skristi veiksmingiausiu maršrutu į patį tolimiausią tikslą. Jei oro prastas oras ar gedimas atsiranda paleidžiant langą, skrydis turi būti atidėtas iki kito skrydžiui tinkamo paleidimo lango. Jei palydovas būtų paleistas netinkamu dienos metu, esant puikiam orui, palydovas gali patekti į orbitą, kuri nepravažiuotų nė vieno numatyto vartotojo. Laikas yra viskas!

Palydovų tipai

Jūs žiūrite į pirmąjį pasaulyje geosinchroninį palydovą „Syncom I“. Deja, jis nustojo siųsti signalus vos keliomis sekundėmis, kol patogiai įsitaisė savo orbitoje. Nesvarbu. NASA vos po penkių mėnesių pristatė „Syncom II“.

Jūs žiūrite į pirmąjį pasaulyje geosinchroninį palydovą „Syncom I“. Deja, jis nustojo siųsti signalus vos keliomis sekundėmis, kol patogiai įsitaisė savo orbitoje. Nesvarbu. NASA vos po penkių mėnesių pristatė „Syncom II“.

Žemėje palydovai gali atrodyti labai panašiai - blizgančios dėžutės ar cilindrai, puošti saulės kolektorių sparnais. Tačiau kosmose šie nemandagūs aparatai elgiasi gana skirtingai, priklausomai nuo jų skrydžio trajektorijos, aukščio ir orientacijos. Todėl klasifikuoti palydovus gali būti sudėtinga. Vienas iš būdų yra galvoti apie tai, kaip prietaisas skrieja aplink savo tikslinę planetą (paprastai Žemę). Prisiminkite, kad yra dvi pagrindinės orbitos formos: apskritimo ir elipsės. Kai kurie palydovai pradeda veikti elipsės formos ir tada, su taisomosiomis svirtimis iš mažų borto raketų, įgyja žiedinį kelią. Kiti visam laikui juda elipsiniais keliais, vadinamais Molnios orbitos. Šie objektai paprastai sukasi iš šiaurės į pietus per Žemės polius ir užtrunka apie 12 valandų, kad būtų galima atlikti visą kelionę.

Poliariniai orbitos palydovai taip pat eina per planetos polius kiekvienos revoliucijos metu, nors jų orbitos yra daug mažiau elipsės formos. Poliarinė orbita išlieka fiksuota erdvėje, kai Žemė sukasi orbitos viduje. Dėl to didžioji dalis Žemės praeina po palydovu poliarinėje orbitoje. Kadangi poliarinės orbitos pasiekia puikų planetos aprėptį, jos dažnai naudojamos palydovams, kurie atvaizduoja ir fotografuoja. Oro prognozuotojai remiasi pasauliniu poliarinių palydovų tinklu, kuris kas 12 valandų apima visą Žemės rutulį.

Palydovus taip pat galite klasifikuoti pagal jų aukštį virš Žemės paviršiaus. Taikant šią schemą, yra trys kategorijos [šaltinis: Riebeek]:

  1. Žemos žemės orbitos (LEO) - LEO palydovai užima kosmoso regioną nuo maždaug 111 mylių (180 kilometrų) iki 1 243 mylių (2000 kilometrų) virš Žemės. Palydovai, judantys arti Žemės paviršiaus, yra idealūs stebėjimams, kariniams tikslams ir oro sąlygų duomenims rinkti.
  2. Geosinchroninės orbitos (GEO) - GEO palydovai skrieja aplink Žemę didesniame nei 22 223 mylių (36 000 km) aukštyje, o jų orbitos periodas yra toks pat kaip Žemės sukimosi periodas: 24 valandos. Į šią kategoriją įeina geostacionarūs (GSO) palydovai, kurie lieka orbitoje virš fiksuotos vietos Žemėje. Ne visi geosinchroniniai palydovai yra geostacionarūs. Kai kurios jų turi elipsės orbitas, o tai reiškia, kad per visą orbitą jos dreifuoja į rytus ir vakarus per fiksuotą paviršiaus tašką. Kai kurie turi orbitą, kuri nėra suderinta su Žemės pusiauju. Sakoma, kad šie orbitos takai turi laipsnį polinkis. Tai taip pat reiškia, kad palydovo kelias per visą pilną orbitą pateks į šiaurę ir pietus nuo Žemės pusiaujo. Geostacionarūs palydovai turi skristi virš Žemės pusiaujo, kad liktų fiksuotoje vietoje virš Žemės. Keli šimtai televizijos, ryšių ir oro palydovų naudoja geostacionarias orbitas. Tai gali būti perkrauta.
  3. Vidutinės žemės orbitos (MEO) - Šie palydovai išsidėstę tarp žemų ir aukštų skrajutių, taigi nuo maždaug 1 243 mylių (2000 km) iki 22 223 mylių (36 000 km). Navigacijos palydovai, tokie, kokius naudoja jūsų automobilio GPS, gerai veikia šiame aukštyje. Tokio palydovo pavyzdžių specifikacijos gali būti mylių aukštis (20 200 km) ir orbitos greitis 8 637 mph (13 900 km / h).

Pagaliau galima pagalvoti apie palydovus pagal tai, kur jie „atrodo“. Dauguma objektų, išsiųstų į kosmosą per pastaruosius kelis dešimtmečius, žvelgia žemyn. Šie palydovai turi kameras ir įrangą, galinčią pamatyti mūsų pasaulį per įvairius šviesos bangos ilgius, todėl galima mėgautis įspūdingais matomais, ultravioletiniais ir infraraudonaisiais mūsų besikeičiančios planetos vaizdais. Mažesnis palydovų skaičius nukreipia „akis“ į kosmosą, kur jie užfiksuoja nuostabias žvaigždžių, planetų ir galaktikų perspektyvas ir ieško objektų, tokių kaip asteroidai ar kometos, kurie galėtų būti nukreipti į susidūrimo su Žeme planą.

Pastebimi palydovai

Šiuo menininko aiškinimu Landsatas patikrina patrauklų vaizdą žemiau.

Šiuo menininko aiškinimu Landsatas patikrina patrauklų vaizdą žemiau.

Ne taip seniai palydovai buvo egzotiški, slapčiausi prietaisai, daugiausia naudojami karinėse pajėgose, tokiems kaip navigacija ir šnipinėjimas. Dabar jie yra svarbi mūsų kasdienio gyvenimo dalis. Mes matome ir atpažįstame jų naudojimą orų pranešimuose. Stebime „DIRECTV“ ir „DISH Network“ perduodamus televizijos signalus. Automobiliuose turime GPS imtuvus ir išmaniuosius telefonus, kurie padės mums rasti kelią į bet kurią paskirties vietą. Mes stebimės vaizdais, kuriuos užfiksavo Hablo kosminis teleskopas ir Tarptautinėje kosminėje stotyje gyvenančių kosmonautų antikai.

Net vis tiek daugelis palydovų mūsų vengia. Susipažinkime su keliais iš šių nesužadintų orbitos herojų.

Landsatas palydovai nuo 1970-ųjų pradžios fotografuoja Žemės vaizdus, ​​pateikdami ilgiausią ištisinį pasaulio planetos paviršiaus įrašą. „Landsat 1“, tuo metu žinomas kaip Žemės išteklių technologijos palydovas (ERTS), buvo paleistas 1972 m. Liepos 23 d. Jis nešiojo du pagrindinius prietaisus - RCA pastatytą fotoaparatą ir multispektrinį skenerį, „Hughes Aircraft Company“ sutikimu, galintį duomenų įrašymas žalia, raudona ir dviem infraraudonųjų spindulių juostomis. Palydovas sukūrė tokius nuostabius vaizdus ir buvo laikomas tokiu sėkmingu, kad jį sekė kompanionų serija. NASA 2013 m. Vasario 11 d. Paskelbė naujausią priedą „Landsat 8“. Įrenginyje yra du Žemės stebėjimo jutikliai: „Operacinis žemės vaizdavimo įrenginys“ (OLI) ir šiluminis infraraudonųjų spindulių jutiklis (TIRS), kurie kaupia pakrančių regionų įvairialypius vaizdus, poliarinis ledas, salos ir žemynai.

Geostacionariniai eksploataciniai aplinkos palydovai (GOES) apskritimą Žemėje sudaro geosinchroninės orbitos, kurių kiekviena svyruoja per fiksuotą Žemės rutulio plotą. Tai leidžia palydovams budriai stebėti atmosferą ir aptikti besikeičiančias oro sąlygas, kurios gali sukelti tornadą, uraganą, blyksnius potvynius ir perkūniją. Meteorologai naudoja informaciją laikrodžiams ir perspėjimams dėl atšiaurių orų. Jie taip pat gali naudoti GOES vaizdus, ​​kad įvertintų kritulių kiekį ir sniego kaupimąsi, išmatuotų sniego dangos mastą ir stebėtų jūros ir ežero ledo judėjimą. Nuo 1974 m. 15 GOES palyd


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Naujame „Side-View“ Vaizde Užfiksuotas Uraganas „Sandy“
Naujame „Side-View“ Vaizde Užfiksuotas Uraganas „Sandy“

Parodyti Nasa Palydovo Pirmieji Žemės Co2 Žemėlapiai
Parodyti Nasa Palydovo Pirmieji Žemės Co2 Žemėlapiai

Mokslas Naujienos


Žmonių Protėviai Gyvūnus Galėjo Išdrožti Prieš 3.4 Milijonus Metų
Žmonių Protėviai Gyvūnus Galėjo Išdrožti Prieš 3.4 Milijonus Metų

Pažeistoje Velykų Saloje Aptiktos Naujos Rūšys
Pažeistoje Velykų Saloje Aptiktos Naujos Rūšys

Tiesa Apie Nardymo Riziką
Tiesa Apie Nardymo Riziką

San Fransisko Oro Uostas Grimzta Į Įlanką
San Fransisko Oro Uostas Grimzta Į Įlanką

Atskleista Žmogaus Kūno Dalis, Suklupusi Leonardo Da Vinci
Atskleista Žmogaus Kūno Dalis, Suklupusi Leonardo Da Vinci


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com