Kako se lansiraju sateliti. Amaterska astronautika

"Čovjek se mora uzdići iznad Zemlje - u atmosferu i dalje - jer samo tako će u potpunosti razumjeti svijet u kojem živi."

Sokrat je napravio ovo zapažanje vekovima pre nego što su ljudi uspešno lansirali objekat u Zemljinu orbitu. Ipak, izgledalo je da je drevni grčki filozof shvatio koliko bi pogled iz svemira mogao biti vrijedan, iako nije imao pojma kako to postići.

Ovaj koncept – kako lansirati objekt “u atmosferu i dalje” – morao je čekati dok Isaac Newton ne objavi svoj čuveni misaoni eksperiment topovske kugle 1729. To izgleda otprilike ovako:

„Zamislite da ste postavili top na vrh planine i ispalili ga horizontalno. Topovska kugla će neko vrijeme putovati paralelno sa površinom Zemlje, ali će na kraju podleći gravitaciji i pasti na Zemlju. Sada zamislite da stalno dodajete barut u top. Uz dodatne eksplozije, jezgro će putovati sve dalje i dalje dok ne padne. Dodati potrebna količina baruta i dajte lopti pravilno ubrzanje, i ona će neprestano letjeti oko planete, uvijek padajući u gravitacionom polju, ali nikada ne doseći tlo."

U oktobru 1957. Sovjetski Savez je konačno potvrdio Njutnovo nagađanje lansiranjem Sputnjika 1, prvog veštačkog satelita koji je u orbiti Zemlje. Time je pokrenuta svemirska trka i brojna lansiranja objekata koji su trebali letjeti oko Zemlje i drugih planeta u Sunčevom sistemu. Od lansiranja Sputnjika, nekoliko zemalja, uglavnom Sjedinjene Američke Države, Rusija i Kina, lansirale su više od 3.000 satelita u svemir. Neki od ovih objekata koje je napravio čovjek, poput ISS-a, su veliki. Drugi se savršeno uklapaju u mali sanduk. Zahvaljujući satelitima, primamo vremensku prognozu, gledamo TV, surfamo internetom i telefoniramo. Čak i oni sateliti čije djelovanje ne osjećamo niti vidimo odlično služe za dobrobit vojske.

Naravno, lansiranje i upravljanje satelitima je dovelo do problema. Danas, sa više od 1.000 operativnih satelita u Zemljinoj orbiti, naša neposredna svemirska regija je prometnija od velikog grada tokom špica. Dodajte ovome neradnu opremu, napuštene satelite, dijelove hardver i fragmenti eksplozija ili sudara koji ispunjavaju nebo zajedno s korisnom opremom. Ova orbitalna krhotina o kojoj govorimo nakupila se godinama i predstavlja ozbiljnu prijetnju satelitima koji trenutno kruže oko Zemlje, kao i buduća lansiranja s posadom i bez posade.

U ovom članku ćemo se popeti u unutrašnjost običnog satelita i pogledati u njegove oči kako bismo vidjeli pogled na našu planetu o kakvom Sokrat i Newton nisu mogli ni sanjati. Ali prvo, pogledajmo bliže kako se satelit zapravo razlikuje od drugih nebeskih objekata.

je svaki objekat koji se kreće u krivulji oko planete. Mjesec je prirodni satelit Zemlje u blizini Zemlje, takoreći umjetnih, napravljenih ljudskom rukom. Putanja koju prati satelit je orbita, ponekad ima oblik kruga.

Da bismo razumjeli zašto se sateliti kreću u ovom pravcu, moramo posjetiti našeg prijatelja Newtona. On je sugerisao da sila gravitacije postoji između bilo koja dva objekta u Univerzumu. Da ova sila ne postoji, sateliti koji lete u blizini planete bi nastavili da se kreću istom brzinom i u istom pravcu – pravolinijski. Ova prava linija je inercijalna putanja satelita, koja je, međutim, uravnotežena snažnom gravitacionom privlačnošću usmjerenom prema centru planete.

Ponekad se orbita satelita pojavljuje kao elipsa, spljošteni krug koji se okreće oko dvije tačke poznate kao žarišta. U ovom slučaju vrijede svi isti zakoni kretanja, osim što se planete nalaze u jednom od žarišta. Kao rezultat toga, neto sila primijenjena na satelit ne putuje jednoliko duž cijele njegove putanje, a brzina satelita se stalno mijenja. Brzo se kreće kada je najbliže planeti - u tački perigeja (ne brkati se sa perihelom), a sporije kada je dalje od planete - u tački apogeja.

Sateliti dolaze u svim oblicima i veličinama i obavljaju širok spektar zadataka.

• Vremenski sateliti pomažu meteorolozima da predvide vremensku prognozu ili da vide šta se dešava u vremenu. ovog trenutka. Uvodi geostacionarni operativni ekološki satelit (GOES). dobar primjer. Ovi sateliti obično uključuju kamere koje prikazuju vremenske prilike na Zemlji.
• Komunikacijski sateliti dozvoljavaju telefonski razgovori reemituje se putem satelita. Najvažnija karakteristika komunikacijskog satelita je transponder - radio koji prima razgovor na jednoj frekvenciji, zatim ga pojačava i prenosi na Zemlju na drugoj frekvenciji. Satelit obično sadrži stotine ili hiljade transpondera. Komunikacijski sateliti su obično geosinhroni (o tome kasnije).
• Televizijski sateliti prenose televizijske signale s jedne tačke na drugu (slično komunikacijskim satelitima).
• Naučni sateliti, poput svemirskog teleskopa Hubble nekada davno, obavljaju sve vrste naučnih misija. Oni posmatraju sve, od sunčevih pjega do gama zraka.
• Navigacijski sateliti pomažu avionima da lete i brodovima plove. GPS NAVSTAR i GLONASS sateliti su istaknuti predstavnici.
• Spasilački sateliti odgovaraju na signale za pomoć.
• Sateliti za posmatranje Zemlje bilježe promjene od temperatura do ledenih kapa. Najpoznatije su serije Landsat.

Vojni sateliti su također u orbiti, ali veliki dio njihovog rada ostaje tajna. Mogu prenositi šifrirane poruke, pratiti nuklearno oružje, neprijateljske pokrete, upozoravati na lansiranje projektila, slušati kopneni radio, vršiti radarska istraživanja i mapiranje.

Kada su izumljeni sateliti?

Njutn je možda lansirao satelite u svojim fantazijama, ali prošlo je mnogo vremena pre nego što smo zaista ostvarili ovaj podvig. Jedan od prvih vizionara bio je pisac naučne fantastike Arthur C. Clarke. Godine 1945. Clark je predložio da se satelit postavi u orbitu tako da se kreće u istom smjeru i istom brzinom kao i Zemlja. Za komunikaciju bi se mogli koristiti takozvani geostacionarni sateliti.

Naučnici nisu razumeli Klarka - sve do 4. oktobra 1957. godine. Tada je Sovjetski Savez lansirao Sputnjik 1, prvi vještački satelit, u Zemljinu orbitu. Sputnjik je bio prečnika 58 centimetara, težio je 83 kilograma i bio je u obliku lopte. Iako je ovo bilo izvanredno dostignuće, sadržaj Sputnjika bio je oskudan po današnjim standardima:

• termometar
• baterija
• radio predajnik
• gas azota koji je bio pod pritiskom unutar satelita

Na spoljnoj strani Sputnjika, četiri šiljaste antene emituju na kratkotalasnim frekvencijama iznad i ispod trenutnog standarda (27 MHz). Stanice za praćenje na Zemlji uhvatile su radio signal i potvrdile da je mali satelit preživio lansiranje i da je uspješno na putu oko naše planete. Mjesec dana kasnije, Sovjetski Savez je lansirao Sputnjik 2 u orbitu. Unutar kapsule je bio pas Lajka.

U decembru 1957. godine, očajnički želeći da održe korak sa svojim hladnoratovskim protivnicima, američki naučnici su pokušali postaviti satelit u orbitu planete Vanguard. Nažalost, raketa se srušila i izgorjela prilikom polijetanja. Ubrzo nakon toga, 31. januara 1958., Sjedinjene Države su ponovile sovjetski uspjeh usvajanjem Wernher von Braunovog plana za lansiranje satelita Explorer 1 američkom raketom. Redstone. Explorer 1 nosio je instrumente za detekciju kosmičkih zraka i otkrio je u eksperimentu Jamesa Van Allena sa Univerziteta Iowa da je bilo mnogo manje kosmičkih zraka nego što se očekivalo. To je dovelo do otkrića dvije toroidalne zone (koje su na kraju dobile ime po Van Allenu) ispunjene nabijenim česticama zarobljenim u Zemljinom magnetskom polju.

Ohrabreni ovim uspjesima, nekoliko kompanija počelo je razvijati i lansirati satelite 1960-ih. Jedan od njih je bio Hughes Aircraft, zajedno sa glavnim inženjerom Haroldom Rosenom. Rosen je vodio tim koji je implementirao Clarkovu ideju - komunikacijski satelit postavljen u Zemljinu orbitu na takav način da može odbijati radio valove s jednog mjesta na drugo. Godine 1961. NASA je sklopila ugovor s Hughesom za izgradnju serije satelita Syncom (sinhrone komunikacije). U julu 1963., Rosen i njegove kolege vidjeli su kako Syncom-2 poleti u svemir i uđe u grubu geosinhronu orbitu. Predsjednik Kennedy je koristio novi sistem razgovarati sa premijerom Nigerije u Africi. Ubrzo je poletio Syncom-3, koji je zapravo mogao emitovati televizijski signal.

Počela je era satelita.

Koja je razlika između satelita i svemirskog otpada?

Tehnički, satelit je svaki objekat koji kruži oko planete ili manjeg nebeskog tijela. Astronomi klasifikuju mjesece kao prirodne satelite, a tokom godina su sastavili listu stotina takvih objekata koji kruže oko planeta i patuljastih planeta u našem Sunčevom sistemu. Na primjer, izbrojali su 67 Jupiterovih mjeseci. I još uvijek je.

Objekti koje je napravio čovjek, poput Sputnjika i Explorera, također se mogu klasificirati kao sateliti jer oni, poput mjeseca, kruže oko planete. Nažalost, ljudska aktivnost je dovela do toga da postoji a velika količina smeće. Svi ovi komadi i krhotine ponašaju se kao velike rakete - okreću se oko planete velika brzina duž kružne ili eliptične staze. U strogom tumačenju definicije, svaki takav objekt može se definirati kao satelit. Ali astronomi, u pravilu, satelite smatraju onim objektima koji rade korisna funkcija. Ostaci metala i drugo smeće spadaju u kategoriju orbitalnih krhotina.

Orbitalni ostaci dolaze iz mnogih izvora:

• Eksplozija rakete koja proizvodi najviše smeća.
• Astronaut je opustio ruku - ako astronaut nešto popravlja u svemiru i promaši ključ, to je zauvijek izgubljeno. Ključ ide u orbitu i leti brzinom od oko 10 km/s. Ako pogodi osobu ili satelit, rezultati bi mogli biti katastrofalni. Veliki objekti poput ISS-a velika su meta svemirskog otpada.
• Odbačeni predmeti. Dijelovi kontejnera za lansiranje, poklopci objektiva fotoaparata i tako dalje.

NASA je lansirala specijalni satelit pod nazivom LDEF za proučavanje dugoročnih efekata sudara sa svemirskim otpadom. Tokom šest godina, satelitski instrumenti zabilježili su oko 20.000 udaraca, neke uzrokovane mikrometeoritima, a druge orbitalnim krhotinama. NASA-ini naučnici nastavljaju da analiziraju LDEF podatke. Ali Japan već ima ogromnu mrežu za hvatanje svemirskog otpada.

Šta je unutar običnog satelita?

Sateliti dolaze u različitim oblicima i veličinama i obavljaju mnogo različitih funkcija, ali su svi u osnovi slični. Svi imaju metalni ili kompozitni okvir i kućište, koje inženjeri engleskog govornog područja nazivaju autobusom, a Rusi svemirskom platformom. Svemirska platforma objedinjuje sve i pruža dovoljno mjera kako bi se osiguralo da instrumenti prežive lansiranje.

Svi sateliti imaju izvor napajanja (obično solarni paneli) i baterije. Nizovi solarni paneli omogućavaju punjenje baterija. Najnoviji sateliti također uključuju gorive ćelije. Satelitska energija je veoma skupa i izuzetno ograničena. Nuklearne ćelije se obično koriste za slanje svemirskih sondi na druge planete.

Svi sateliti imaju on-board kompjuter za kontrolu i nadzor razni sistemi. Svi imaju radio i antenu. U najmanju ruku, većina satelita ima radio predajnik i radio prijemnik tako da zemaljska posada može ispitivati ​​i pratiti status satelita. Mnogi sateliti omogućavaju mnogo različitih stvari, od promjene orbite do reprogramiranja kompjuterskog sistema.

Kao što možete očekivati, sastavljanje svih ovih sistema nije lak zadatak. Za to su potrebne godine. Sve počinje od definisanja cilja misije. Određivanje njegovih parametara omogućava inženjerima da sastave potrebne alate i instaliraju ih u ispravnom redoslijedu. Kada su specifikacije (i budžet) odobrene, počinje montaža satelita. Odvija se u čistoj prostoriji, sterilnom okruženju koje održava željenu temperaturu i vlažnost i štiti satelit tokom razvoja i sklapanja.

Umjetni sateliti se obično izrađuju po narudžbi. Neke kompanije su razvile modularne satelite, odnosno strukture čija montaža omogućava ugradnju dodatnih elemenata prema specifikacijama. Na primjer, sateliti Boeing 601 imali su dva osnovna modula - šasiju za transport pogonskog podsistema, elektronike i baterija; i set polica u obliku saća za odlaganje opreme. Ova modularnost omogućava inženjerima da sastave satelite iz praznih delova, a ne od nule.

Kako se sateliti lansiraju u orbitu?

Danas se svi sateliti lansiraju u orbitu na raketi. Mnogi ih prevoze u kargo odjelu.

U većini lansiranja satelita, raketa se lansira ravno prema gore, što joj omogućava da se kreće brže kroz gustu atmosferu i minimizira potrošnju goriva. Nakon što raketa poleti, upravljački mehanizam rakete koristi inercijski sistem navođenja kako bi izračunao potrebna podešavanja mlaznice rakete kako bi se postigao željeni korak.

Nakon što raketa uđe u razrijeđeni zrak, na visini od oko 193 kilometra, navigacijski sistem ispušta male rakete, što je dovoljno da se raketa prebaci u horizontalni položaj. Nakon toga, satelit se oslobađa. Male rakete se ponovo ispaljuju i stvaraju razliku u udaljenosti između rakete i satelita.

Orbitalna brzina i visina

Raketa mora dostići brzinu od 40.320 kilometara na sat da bi u potpunosti pobjegla od Zemljine gravitacije i odletjela u svemir. Svemirska brzina je mnogo veća od one koja je potrebna satelitu u orbiti. Oni ne izmiču Zemljinoj gravitaciji, već su u stanju ravnoteže. Orbitalna brzina je brzina potrebna za održavanje ravnoteže između gravitacijske sile i inercijalnog kretanja satelita. To je otprilike 27.359 kilometara na sat na visini od 242 kilometra. Bez gravitacije, inercija bi odvela satelit u svemir. Čak i uz gravitaciju, ako se satelit kreće prebrzo, bit će odnešen u svemir. Ako se satelit kreće presporo, gravitacija će ga povući natrag prema Zemlji.

Orbitalna brzina satelita zavisi od njegove visine iznad Zemlje. Što je bliže Zemlji, to je brzina veća. Na visini od 200 kilometara, orbitalna brzina je 27.400 kilometara na sat. Da bi održao orbitu na visini od 35.786 kilometara, satelit mora putovati brzinom od 11.300 kilometara na sat. Ova orbitalna brzina omogućava satelitu da napravi jedan prelet svaka 24 sata. Budući da se i Zemlja okreće 24 sata, satelit na visini od 35.786 kilometara je u fiksnoj poziciji u odnosu na površinu Zemlje. Ova pozicija se naziva geostacionarna. Geostacionarna orbita je idealna za vremenske i komunikacijske satelite.

Općenito, što je viša orbita, satelit može duže ostati tamo. Na maloj visini, satelit se nalazi u zemljinoj atmosferi, što stvara otpor. Na velikoj visini praktično nema otpora, a satelit, kao i mjesec, može ostati u orbiti vekovima.

Vrste satelita

Na Zemlji svi sateliti izgledaju slično - sjajne kutije ili cilindri ukrašeni krilima od solarnih panela. Ali u svemiru, ove mašine za obradu drveta se ponašaju veoma različito u zavisnosti od putanje leta, visine i orijentacije. Kao rezultat toga, klasifikacija satelita postaje složena stvar. Jedan pristup je određivanje orbite letjelice u odnosu na planetu (obično Zemlju). Podsjetimo da postoje dvije glavne orbite: kružna i eliptična. Neki sateliti počinju u elipsi, a zatim ulaze u kružnu orbitu. Drugi slijede eliptičnu putanju poznatu kao Molniya orbita. Ovi objekti obično kruže od sjevera prema jugu preko Zemljinih polova i potpuni prelet za 12 sati.

Sateliti u polarnoj orbiti također prolaze polove sa svakim okretajem, iako su njihove orbite manje eliptične. Polarne orbite ostaju fiksirane u svemiru dok se Zemlja rotira. Kao rezultat toga, veći dio Zemlje prolazi ispod satelita u polarnoj orbiti. Budući da polarne orbite pružaju odličnu pokrivenost planete, koriste se za mapiranje i fotografiranje. Prognostičari se takođe oslanjaju na globalna mreža polarni sateliti koji kruže oko naše kugle za 12 sati.

Također možete klasificirati satelite prema njihovoj visini iznad površine zemlje. Na osnovu ove šeme, postoje tri kategorije:

• Niska Zemljina orbita (LEO) - LEO sateliti zauzimaju prostor od 180 do 2000 kilometara iznad Zemlje. Sateliti koji orbitiraju blizu Zemljine površine idealni su za posmatranje, vojne svrhe i prikupljanje informacija o vremenu.
• Srednja Zemljina orbita (MEO) - Ovi sateliti lete od 2.000 do 36.000 km iznad Zemlje. GPS navigacijski sateliti dobro rade na ovoj visini. Približna orbitalna brzina je 13.900 km/h.
• Geostacionarna (geosinhrona) orbita - geostacionarni sateliti kruže oko Zemlje na visini većoj od 36.000 km i istom brzinom rotacije kao planeta. Stoga su sateliti u ovoj orbiti uvijek pozicionirani prema istom mjestu na Zemlji. Mnogi geostacionarni sateliti lete duž ekvatora, što je stvorilo mnoge saobraćajne gužve u ovoj oblasti svemira. Nekoliko stotina televizijskih, komunikacijskih i vremenskih satelita koristi geostacionarnu orbitu.

Konačno, o satelitima se može razmišljati u smislu gdje oni "traže". Većina objekata poslanih u svemir u posljednjih nekoliko decenija gledaju u Zemlju. Ovi sateliti imaju kamere i opremu koja može vidjeti naš svijet u različitim talasnim dužinama svjetlosti, omogućavajući nam da uživamo u spektakularnim pogledima na ultraljubičaste i infracrvene tonove naše planete. Manje satelita skreće pogled na svemir, gdje promatraju zvijezde, planete i galaksije i skeniraju objekte poput asteroida i kometa koji bi se mogli sudariti sa Zemljom.

Poznati sateliti

Donedavno su sateliti ostali egzotični i strogo povjerljivi instrumenti, korišteni prvenstveno u vojne svrhe za navigaciju i špijunažu. Sada su postali sastavni dio našeg svakodnevnog života. Zahvaljujući njima, znamo vremensku prognozu (iako vremenske prognoze često griješe). Gledamo TV i pristupamo internetu također zahvaljujući satelitima. GPS u našim automobilima i pametnim telefonima pomaže nam da stignemo tamo gdje trebamo ići. Vrijedi li govoriti o neprocjenjivom doprinosu Hubble teleskopa i radu astronauta na ISS-u?

Međutim, postoje pravi heroji orbite. Hajde da ih upoznamo.

1. Landsat sateliti fotografišu Zemlju od ranih 1970-ih i drže rekord u posmatranju Zemljine površine. Landsat-1, nekada poznat kao ERTS (Earth Resources Technology Satellite), lansiran je 23. jula 1972. godine. Nosio je dva glavna instrumenta: kameru i multispektralni skener, koje je napravila kompanija Hughes Aircraft i koji je mogao snimati podatke u zelenom, crvenom i dva infracrvena spektra. Satelit je napravio tako prekrasne slike i smatran je toliko uspješnim da ga je pratila čitava serija. NASA je lansirala posljednji Landsat-8 u februaru 2013. Ovo vozilo je nosilo dva senzora za posmatranje Zemlje, Operativni Land Imager i Termalni infracrveni senzor, koji su prikupljali multispektralne slike obalnih područja, polarnog leda, ostrva i kontinenata.
2. Geostacionarni operativni ekološki sateliti (GOES) kruže oko Zemlje u geostacionarnoj orbiti, a svaki je odgovoran za fiksni dio globusa. Ovo omogućava satelitima da pomno prate atmosferu i otkriju promjene vremenskih uvjeta koje mogu dovesti do tornada, uragana, poplava i oluja s grmljavinom. Sateliti se također koriste za procjenu padavina i akumulacije snijega, mjerenje obima snježnog pokrivača i praćenje kretanja morskog i jezerskog leda. Od 1974. godine 15 GOES satelita je lansirano u orbitu, ali samo dva satelita, GOES West i GOES East, prate vremenske prilike u bilo kojem trenutku.
3. Jason-1 i Jason-2 igrali su ključnu ulogu u dugoročnoj analizi Zemljinih okeana. NASA je lansirala Jason-1 u decembru 2001. kako bi zamijenila NASA/CNES Topex/Poseidon satelit, koji je radio iznad Zemlje od 1992. godine. Gotovo trinaest godina, Jason-1 je mjerio nivoe mora, brzine vjetra i visine valova u više od 95% Zemljinih okeana bez leda. NASA je zvanično penzionisala Jason-1 3. jula 2013. Jason-2 je ušao u orbitu 2008. Nosio je visoko precizne instrumente koji su omogućili mjerenje udaljenosti od satelita do površine okeana s preciznošću od nekoliko centimetara. Ovi podaci, pored njihove vrijednosti za okeanografe, pružaju opsežan uvid u ponašanje globalnih klimatskih obrazaca.

Koliko koštaju sateliti?

Nakon Sputnjika i Eksplorera, sateliti su postali veći i složeniji. Uzmimo, na primjer, TerreStar-1, komercijalni satelit koji bi pružao mobilnu uslugu podataka u Sjevernoj Americi za pametne telefone i slične uređaje. Lansiran 2009. godine, TerreStar-1 težio je 6.910 kilograma. A kada je potpuno raspoređen, otkrio je 18-metarsku antenu i masivne solarne panele s rasponom krila od 32 metra.

Izgradnja ovako složene mašine zahteva tonu resursa, tako da su istorijski samo vladine agencije i korporacije sa dubokim džepovima mogle da uđu u satelitski posao. Većina troškova satelita leži u opremi - transponderima, kompjuterima i kamerama. Tipičan vremenski satelit košta oko 290 miliona dolara. Špijunski satelit bi koštao 100 miliona dolara više. Dodajte ovome troškove održavanja i popravke satelita. Kompanije moraju plaćati satelitski propusni opseg na isti način na koji plaćaju vlasnici telefona ćelijska komunikacija. To ponekad košta više od 1,5 miliona dolara godišnje.

Za druge važan faktor je početni trošak. Lansiranje jednog satelita u svemir može koštati od 10 do 400 miliona dolara, ovisno o uređaju. Raketa Pegasus XL može podići 443 kilograma u nisku Zemljinu orbitu za 13,5 miliona dolara. Lansiranje teškog satelita zahtijevat će više podizanja. Raketa Ariane 5G može lansirati satelit težak 18.000 kilograma u nisku orbitu za 165 miliona dolara.

Uprkos troškovima i rizicima povezanim sa izgradnjom, lansiranjem i radom satelita, neke kompanije su uspele da izgrade čitav posao oko toga. Na primjer, Boeing. Kompanija je isporučila oko 10 satelita u svemir 2012. godine i primala narudžbe više od sedam godina, ostvarivši prihod od skoro 32 milijarde dolara.

Budućnost satelita

Gotovo pedeset godina nakon lansiranja Sputnjika, sateliti, kao i budžeti, rastu i jačaju. SAD su, na primjer, potrošile skoro 200 milijardi dolara od početka svog vojnog satelitskog programa i sada, uprkos svemu tome, imaju flotu zastarjelih satelita koji čekaju da budu zamijenjeni. Mnogi stručnjaci strahuju da izgradnja i postavljanje velikih satelita jednostavno ne mogu postojati na dolare poreznih obveznika. Rješenje koje bi sve moglo okrenuti naglavačke ostaju privatne kompanije poput SpaceX-a i drugih koje očito neće trpjeti birokratsku stagnaciju, poput NASA-e, NRO-a i NOAA-e.

Drugo rješenje je smanjenje veličine i složenosti satelita. Naučnici sa Univerziteta Caltech i Stanford od 1999. godine rade na novom tipu CubeSat-a, koji se zasniva na blokovima sa ivicom od 10 centimetara. Svaka kocka sadrži gotove komponente i može se kombinovati sa drugim kockama kako bi se povećala efikasnost i smanjio stres. Standardizacijom dizajna i smanjenjem troškova izgradnje svakog satelita od nule, jedan CubeSat može koštati samo 100.000 dolara.

U aprilu 2013. godine, NASA je odlučila da testira ovaj jednostavan princip sa tri CubeSata koja pokreću komercijalni pametni telefoni. Cilj je bio staviti mikrosatelite na kratko u orbitu i napraviti nekoliko slika njihovim telefonima. Agencija sada planira da razmjesti široku mrežu takvih satelita.

Bilo da su veliki ili mali, budući sateliti moraju biti u stanju da efikasno komuniciraju sa zemaljskim stanicama. Istorijski gledano, NASA se oslanjala na radio-frekvencijsku komunikaciju, ali RF je dostigao svoj limit kako se pojavila potražnja za većom snagom. Kako bi prevazišli ovu prepreku, NASA-ini naučnici razvijaju dvosmjerni komunikacioni sistem koristeći lasere umjesto radio talasa. Naučnici su 18. oktobra 2013. prvi put ispalili laserski snop za prenos podataka sa Meseca na Zemlju (na udaljenosti od 384.633 kilometara) i postigli rekordnu brzinu prenosa od 622 megabita u sekundi.

Sutra se cijeli svijet obilježava Dan kosmonautike. Sovjetski Savez je 12. aprila 1961. lansirao svemirski brod s ljudskom posadom po prvi put u istoriji, sa Jurijem Gagarinom na njemu. Danas ćemo pokazati kako je drugi kazahstanski telekomunikacioni satelit, KazSat-2 (KazSat-2), lansiran sa kosmodroma Bajkonur krajem 2011. godine pomoću rakete-nosača Proton-M. Kako je uređaj lansiran u orbitu, u kakvom je stanju, kako i odakle se njime upravlja? O tome ćemo saznati u ovom foto izvještaju.

1. 12. jul 2011. Najteža ruska svemirska raketa Proton-M sa kazahstanskim komunikacijskim satelitom broj 2 i američkim SES-3 (OS-2) transportuje se na lansirnu poziciju. Proton-M se lansira samo sa kosmodroma Bajkonur. Ovdje postoji neophodna infrastruktura za opsluživanje ovog složenog raketno-kosmičkog sistema. Ruska strana, odnosno proizvođač uređaja, Svemirski centar Hruničev, garantuje da će KazSat-2 služiti najmanje 12 godina.

Od potpisivanja ugovora o izradi satelita, projekat je više puta prerađivan, a samo lansiranje je odgađano najmanje tri puta. Kao rezultat toga, KazSat-2 je dobio fundamentalno novu bazu elemenata i novi algoritam menadžment. Ali što je najvažnije, na satelitu su instalirani najnoviji i vrlo pouzdani navigacijski instrumenti francuskog koncerna ASTRIUM.

Ovo je žiroskopski vektorski mjerač ugaone brzine i astro senzori. Uz pomoć astro senzora, satelit se orijentiše u svemiru prema zvijezdama. Upravo je kvar navigacijske opreme doveo do činjenice da je prvi KazSat zapravo izgubljen 2008. godine, što je zamalo izazvalo međunarodni skandal.

2. Put rakete sa napajanjem i sistemima za kontrolu temperature glavnog dijela koji je povezan s njim, gdje se nalazi gornji stepen Briz-M i sateliti, traje oko 3 sata. Brzina specijalnog voza je 5-7 kilometara na sat, a voz opslužuje tim posebno obučenih mašinovođa.

Druga grupa kosmodromskih obezbeđenja pregleda železničke pruge. Najmanje opterećenje koje nije projektovano može oštetiti raketu. Za razliku od svog prethodnika, KazSat je postao energetski intenzivniji.

Broj predajnika je povećan na 16. Na KazSat-1 ih je bilo 12, a ukupna snaga transpondera je povećana na 4 i po kilovata. Ovo će vam omogućiti da pumpate red veličine više podataka svih vrsta. Sve ove promjene utjecale su na cijenu uređaja. Iznosio je 115 miliona dolara. Prvi uređaj je Kazahstan koštao 65 miliona.

3. Stanovnici lokalne stepe mirno posmatraju sve što se dešava. pustinjski brodovi)

4. Veličina i mogućnosti ove rakete su zaista nevjerovatne. Dužina mu je 58,2 metra, a napunjena težina 705 tona. Prilikom lansiranja, potisak 6 motora prve faze rakete-nosača iznosi oko 1.000 tona. To omogućava lansiranje objekata težine do 25 tona u referentnu oko Zemljinu orbitu i do 5 tona u visoku geostacionarnu orbitu (30 hiljada km od površine Zemlje). Stoga je Proton-M nezamjenjiv kada je u pitanju lansiranje telekomunikacionih satelita.

Dva identična svemirski brod To se jednostavno ne događa, jer je svaka letjelica potpuno nova tehnologija. U kratkom vremenskom periodu dešava se da se potpuno novi elementi moraju zameniti. KazSat-2 je koristio one nove napredne tehnologije koje su već postojale u to vrijeme. Dio opreme evropske proizvodnje je isporučen, dijelom gdje smo imali kvarove na KazSat-1. Mislim da bi oprema koju trenutno imamo radi u KazSat-2 trebala pokazati dobre rezultate. Ima prilično dobru istoriju letenja

5. Kosmodrom trenutno ima 4 lansirne pozicije za raketu-nosač Proton. Međutim, samo 3 od njih, na lokacijama br. 81 i br. 200, su u radnom stanju. Ranije je samo vojska bila uključena u lansiranje ove rakete zbog činjenice da je rad s otrovnim gorivom zahtijevao strogo komandno vodstvo. Danas je kompleks demilitarizovan, iako u borbenim posadama ima dosta bivših vojnih lica koji su skinuli naramenice.

Orbitalna pozicija drugog KazSata postala je mnogo pogodnija za rad. Nalazi se na 86 i po stepeni istočne geografske dužine. Područje pokrivenosti obuhvata cijelu teritoriju Kazahstana, dio centralne Azije i Rusiju.

6. Zalasci sunca na kosmodromu Bajkonur su isključivo tehnološki! Masivna struktura desno od središta fotografije je Proton-M sa servisnom rešetkom spojenom na nju. Od momenta transporta rakete na lansirnu poziciju rampe br. 200, do momenta lansiranja prođe 4 dana. Sve ovo vrijeme se vrši priprema i testiranje sistema Proton-M. Otprilike 12 sati prije lansiranja održava se sastanak državne komisije koja daje dozvolu za punjenje rakete gorivom. Točenje goriva počinje 6 sati prije starta. Od ovog trenutka sve operacije postaju nepovratne.

7. Kakve koristi naša zemlja ima od posjedovanja vlastitog komunikacijskog satelita? Prije svega, ovo je rješenje problema informacione podrške za Kazahstan. Vaš satelit će pomoći da se proširi spektar informativnih usluga za cjelokupno stanovništvo zemlje. Ovo je usluga e-uprava, internet, mobilne komunikacije. Najvažnije je da će nam kazahstanski satelit omogućiti da djelimično odbijemo usluge stranih telekomunikacionih kompanija koje pružaju relejne usluge našem operateru. Radi se o oko desetina miliona dolara koji sada neće ići u inostranstvo, već u budžet zemlje.

Viktor Lefter, predsednik Republikanskog centra svemirske komunikacije:

Kazahstan ima prilično veliku teritoriju u odnosu na druge zemlje. I to moramo razumjeti u svakom lokalitet, nećemo moći svakoj seoskoj školi da pružimo one komunikacione usluge koje su ograničene kablovskim i drugim sistemima. Svemirska letjelica rješava ovaj problem. Gotovo cijela teritorija je zatvorena. Štaviše, ne samo teritorija Kazahstana, već i dio teritorije susjednih država. A satelit je stabilna prilika za pružanje komunikacija

8. Različite modifikacije rakete-nosača Proton su u funkciji od 1967. godine. Njegov glavni projektant bio je akademik Vladimir Čelomej i njegov dizajnerski biro (trenutno Projektni biro Saljut, ogranak Državnog istraživačko-proizvodnog svemirskog centra M.V. Hruničeva). Sa sigurnošću možemo reći da svi impresivni sovjetski projekti za istraživanje svemira u blizini Zemlje i proučavanje objekata Sunčevog sistema ne bi bili izvodljivi bez ove rakete. Osim toga, Proton se odlikuje vrlo visokom pouzdanošću za opremu ovog nivoa: u cijelom periodu njegovog rada izvedeno je 370 lansiranja, od kojih su 44 bila neuspješna.

9. Jedini glavni nedostatak"Proton" su izuzetno toksične komponente goriva: nesimetrični dimetilhidrazin (UDMH), ili kako ga još nazivaju "heptil" i dušikov tetroksid ("amil"). Na mjestima gdje pada prva faza (to su područja na području grada Džezkazgana), dolazi do zagađenja životne sredine, što zahtijeva skupe operacije čišćenja.

Situacija se ozbiljno pogoršala početkom 2000-ih, kada su se dogodile tri nesreće lansirnih vozila zaredom. To je izazvalo izuzetno nezadovoljstvo kazahstanskih vlasti, koje su od ruske strane tražile veliku odštetu. Od 2001. godine, stare modifikacije rakete-nosača zamijenjene su moderniziranim Proton-M. To košta digitalni sistem kontrolu, kao i sistem za odzračivanje nesagorelih ostataka goriva u gornjim slojevima jonosfere.

Tako je bilo moguće značajno smanjiti štetu po životnu sredinu. Osim toga, razvijen je, ali još uvijek na papiru, projekt ekološki prihvatljivog lansirnog vozila Angara, koji koristi kerozin i kisik kao komponente goriva, a koji bi postepeno trebao zamijeniti Proton-M. Inače, kompleks raketa-nosača Angara na Bajkonuru će se zvati "Baiterek" (prevedeno sa kazahstanskog kao "Topol".)

10. Amerikance je svojevremeno privukla pouzdanost rakete. 90-ih godina stvoreno je zajedničko ulaganje ILS, koje je raketu pozicioniralo na američko tržište telekomunikacijskih sistema. Danas većinu američkih civilnih komunikacijskih satelita lansira Proton-M sa kosmodroma u kazahstanskoj stepi. američki SES-3 ( u vlasništvu kompanije SES WORLD SKIES), koji se nalazi u gornjem dijelu rakete zajedno sa kazahstanskim KazSat-2, jedan je od mnogih lansiranih sa Bajkonura.

11. Pored ruske i američke zastave, raketa nosi i kazahstansku zastavu i amblem Republičkog centra za svemirske komunikacije, organizacije koja danas posjeduje i upravlja satelitom.

12. 16. jula 2011. 5 sati 16 minuta i 10 sekundi ujutro. Vrhunac. Srećom, sve ide dobro.

13. 3 mjeseca nakon lansiranja. Mladi stručnjaci su vodeći inženjer odjela za kontrolu satelita Bekbolot Azaev, kao i njegove kolege inženjeri Rimma Kozhevnikova i Asylbek Abdrakhmanov. Ovi momci vode KazSat-2.

14. Akmolska oblast. Mali i do 2006. godine neupadljiv regionalni centar Akkol postao je nadaleko poznat prije 5 godina, kada je ovdje izgrađen prvi MCC u zemlji, centar za kontrolu leta za orbitalne satelite. Oktobar je ovdje hladan, vjetrovit i kišovit, ali sada je vrijeme najveće gužve za one koji moraju satelitu KazSat-2 dati status punopravnog i važnog segmenta kazahstanske telekomunikacijske infrastrukture.

15. Nakon gubitka prvog satelita 2008. godine, izvršena je velika modernizacija u svemirskom komunikacijskom centru Akkol. Već vam omogućava da istovremeno kontrolišete dva uređaja.

Baurzhan Kudabaev, potpredsjednik Republičkog centra za svemirske komunikacije:

Posebna softver, isporučena nova oprema. Ispred vas je stalak komandno-mjernog sistema. Ovo je nabavka američke kompanije Vertex, kao što je bio slučaj sa KazSat-1, ali sa novom modifikacijom, poboljšanom verzijom. Korišteni su razvoji kompanije Russian Space Systems. One. Sve su to razvoji današnjice. Novi programi, oprema element baze. Sve ovo poboljšava rad sa našim svemirskim brodom

16. Darkhan Maral, šef centra za kontrolu leta na radnom mjestu. 2011. godine u Centar su došli mladi specijalisti, diplomci ruskih i kazahstanskih univerziteta. Oni su već naučeni kako da rade, a prema riječima rukovodstva RCKS-a, nema problema sa kadrovskom popunom. U 2008. godini situacija je bila mnogo tužnija. Nakon gubitka prvog satelita, značajan dio visokoobrazovanih ljudi napustio je centar.

17. Oktobar 2011. bio je još jedan kulminirajući trenutak u radu na kazahstanskom satelitu. Završena su testiranja njegovog dizajna leta i počela su takozvana testna ispitivanja. One. bio je to kao ispit za proizvođača o funkcionalnosti satelita. Sve se dogodilo na sljedeći način. Televizijski signal je podignut na KazSat-2.

Zatim je nekoliko grupa stručnjaka otišlo u različite regije Kazahstana i izmjerilo parametre ovog signala, tj. Koliko ispravno signal prenosi satelit. Nije bilo komentara, a na kraju je specijalna komisija usvojila akt o ustupanju satelita kazahstanskoj strani. Od ovog trenutka, kazahstanski stručnjaci koriste uređaj.

18. Do kraja novembra 2011. velika grupa ruskih stručnjaka radila je u svemirskom centru Akkol. Predstavljali su podizvođače za projekat KazSat-2. Ovo su vodeće kompanije u ruskoj svemirskoj industriji: Centar nazvan po. Hruničev, koji je razvio i izgradio satelit, Marsov dizajnerski biro (specijalizovan za oblast navigacije orbitalnih satelita), kao i korporacija Ruski svemirski sistemi, koja razvija softver.

Ceo sistem je podeljen na dve komponente. To je, u stvari, sam satelit i infrastruktura zemaljske kontrole. Prema tehnologiji, prvo izvođač mora pokazati operativnost sistema - to je instalacija opreme, otklanjanje grešaka, demonstracija funkcionalnost. Nakon svih procedura - obuka kazahstanskih stručnjaka.

19. Centar za svemirske komunikacije u Akkoli jedno je od rijetkih mjesta u našoj zemlji gdje se razvilo povoljno elektromagnetno okruženje. Desetine kilometara ovde nema izvora radijacije. Oni mogu uzrokovati smetnje i ometati kontrolu satelita. 10 velikih paraboličnih antena usmjereno je u nebo u jednoj tački. Tamo, na velikoj udaljenosti od površine Zemlje - više od 36 hiljada kilometara - visi mali objekt koji je napravio čovjek - kazahstanski komunikacijski satelit KazSat-2.

Većina modernih komunikacijskih satelita je geostacionarna. One. njihova orbita je konstruisana tako da se čini da lebdi iznad jedne geografske tačke, a rotacija Zemlje praktično nema uticaja na ovu stabilnu poziciju. Ovo vam omogućava da pumpate velike količine informacija pomoću ugrađenog repetitora i pouzdano primate ove informacije u području pokrivenosti na Zemlji.

20. Još jedan zanimljiv detalj. Prema međunarodnim pravilima tolerancije satelita od stajaće tačke može biti maksimalno pola stepena. Za MCC stručnjake, održavanje uređaja unutar navedenih parametara predstavlja nakit koji zahtijeva najviše kvalifikacije balističara. Centar će zapošljavati 69 ljudi, od kojih je 36 tehničkih stručnjaka.

21. Ovo je glavni kontrolni panel. Na zidu je veliki monitor na kojem se skuplja sva telemetrija, a na polukružnom stolu nekoliko kompjutera i telefona. Čini se da je sve vrlo jednostavno...

23. Viktor Lefter, predsednik Republičkog centra za svemirske komunikacije:
- Proširićemo kazahstansku flotilu na 3, 4, a možda i na 5 satelita. One. da postoji stalna zamjena uređaja, postoji rezerva, a da naši operateri ne osjećaju tako hitnu potrebu da koriste proizvode iz drugih zemalja. Tako da smo osigurani našim rezervama.”

24. Trenutno se rezervisanje satelitske kontrole vrši iz Moskve, gdje je svemirski centar nazvan po. Khrunicheva. Međutim, Republički centar za svemirske komunikacije namerava da rezerviše let sa kazahstanske teritorije. U tu svrhu trenutno se gradi drugi kontrolni centar. Nalazit će se 30 kilometara sjeverno od Almatija.

25. Nacionalna svemirska agencija Kazahstana planira lansirati treći satelit, KazSat-3, 2013. godine. Ugovor za njen razvoj i proizvodnju potpisan je 2011. godine u Francuskoj, na sajmu vazduhoplovstva u Le Bourgetu. Satelit za Kazahstan gradi NPO Akademik Rešetnev, koji se nalazi u ruskom gradu Krasnojarsku.

26. Interfejs operatera odjeljenja kontrole. Ovako on sada izgleda.

U videu možete vidjeti kako je ovaj satelit lansiran.

Original preuzet odavde

Pročitajte našu zajednicu i na VKontakteu, gdje postoji veliki izbor videa na temu "kako se to radi" i na Facebooku.

Nekoliko internetskih publikacija pisalo je o Dmitriju i njegovom postignuću, ali radio-amater nije imao vremena da uhvati zvjezdanu groznicu. I sva ta medijska halabuka više ga uznemiruje nego što mu prija: "Nisam heroj, umoran sam od toga, da budem iskren." Ipak, njegova dostignuća je cijenjena od strane specijalizovane organizacije i u bliskoj budućnosti Dmitrij bi se mogao preseliti u Moskvu da radi u Ruskim svemirskim sistemima OJSC.

- Dmitry, počnimo odmah s opovrgavanjem ili potvrdom glasina: da li je bilo ponude iz RKS-a?

Oh, ne volim ovu temu, da budem iskren. Već sam dovoljno pročitao i čuo upućeno meni. Ono što sam ja uradio mogu, ako ne svi, onda mnogi. I od mene su napravili nekog heroja. Ali ja nisam takav. Objasniće.
Prvo, ne volim publicitet i što me manje poznaju, to bolje. Drugo, napravili su baš takvu senzaciju, kažu, jedan momak iz tog i tog sela je uzeo to i to (a mnogi ni ne razumiju o čemu pričaju) i da ga je sad i RKS zvao. Gotovo zaplet za film - provincijal je primijećen u Moskvi i svi su postali sretni.
Ono što ja radim rade ljudi širom zemlje, pa čak i svijeta. Možete pozvati bilo koga od njih. Samo što je moj slučaj dobio publicitet. Naravno, neiskusnom radio amateru bi bilo teško doći do fotografije koju sam napravio. Razlog je udaljenost uređaja, u mom slučaju, zbog udaljenosti od arktičkog kruga, uređaj je bio skoro na horizontu.
Ne raspravljam: imam veliko iskustvo u primanju, pretraživanju, identifikaciji i oživljavanju uređaja. I snimanje obične fotografije nije problem. A ko zna za moje sposobnosti i iskustvo samo se nasmijao. Ali zbog hypea na RuNetu, određeni trag pojavio se na stranim stranicama. Ali sarađujem sa raznim univerzitetima i privatnim organizacijama širom svijeta i nimalo ne želim da kvarim svoju reputaciju. Zašto ga pokvariti? Zato što ljudi "upoznati" shvataju da nisam uradio ništa posebno, a buka je kao da sam otkrila novo nebesko telo u Sunčevom sistemu.
Na primjer, evo dostignuća koja zaista smatram važnima: identificirao sam legendarni COSMOS 2499, pronašao WREN uređaj i još nekoliko, primio signale od Phobos-Grunt-a, koji nikada nije odletio, i reanimirao COMPAS uređaj (na slici ispod ).

S obzirom na ovu pozadinu, dobijanje fotografije sa meteorološkog satelita je sitnica.

Bilješka aut.: Ovdje je važno dodati da je Dmitrij više puta dobio zahvalnost čak i od državnih čelnika. Na primjer, od predsjednika Litvanije, jer je bio jedan od trojice radio-amatera koji su primili signal sa svog prvog satelita. Zatim je uslijedila zahvalnost estonskog rukovodstva. Dmitrij je više puta vodio komunikacijske sesije sa astronautima na ISS-u, njegov lični pozivni znak je R4UAB.

Ako opet vjerujete medijima, onda po profesiji Administrator sistema, a po vokaciji - radio amater. Recite nam nešto o svom djetinjstvu, obrazovanju i izboru profesije.

Diplomirao sam na Nacionalnom istraživačkom Mordovskom državnom univerzitetu po imenu N.P. Ogarev, Radiotehnički fakultet. Deda mi je usadio ljubav prema radiotehnici. Sjećam se kako je navečer lemio mikro krugove, počeo sam slijediti njegov primjer. Svoju prvu radio stanicu zalemio je sa 12 godina. I bio je veoma ponosan na ono što je sam uradio. Nakon postavljanja čuo sam glasove radio-amatera - više
10 dometa. Pošto nije bilo dozvole, mogao sam samo slušati glasove. Sjećam se kako sam se oduševio. Kasnije su kupljeni dječiji voki-tokiji i moj prijatelj i ja smo počeli da komuniciramo pomoću njih. A onda nam se jednog dana pridružio još neko.
Sa 17 godina sam počeo da radim u fabrici i sa svojom prvom platom kupio sam prvu nosivu radio stanicu u životu. Dobio sam dozvolu, pozivni znak, izašao u etar i upoznao radio-amatera Ruzajeva.
Kao konsultant za dečiji kružok „Mladi Kulibini“, uspostavio sam saradnju sa naučnim gradom Skolkovo (kompanija Dauria). Studenti radiotehnike Ruzaevsky prikupljaju informacije o lokaciji morskih i riječnih plovila sa tri svemirska satelita i šalju ih kompaniji na dalju obradu. Za djecu je ovo neprocjenjivo iskustvo u radu sa radio opremom.

- Kako se dogodilo da radite kao sistem administrator?

A sada dolazimo do najzanimljivije stvari - šta ste uradili tako teško da na ruskom svemirski sistemi jesi li primijetio?

Nisam uradio ništa komplikovano. Svaki radio-amater s barem nekim iskustvom moći će primati slike sa meteoroloških satelita.

Ako u ovim vašim radnjama nema ništa komplicirano, opišite proceduru korak po korak kako bi svako mogao vidjeti Zemlju iz svemira ili pogledati u dubine svemira. Na koje satelite se u principu možete povezati, a na koje ne?

Riječ "povezivanje" ovdje nije prikladna. Jednostavno primamo signale koji dolaze sa satelita, a zatim ih obrađujemo posebnim softverom i dobivamo rezultat.
Za početnike preporučujem najjednostavniju opremu: RTLSDR prijemnik i kvadrifilarnu antenu. Cijena prijemnika je 1000 rubalja, a antenu možete sami sastaviti, iako postoje i opcije "kupovine".
Za praćenje satelita preporučujem program Orbitron. A da se ne biste zbunili u ogromnom broju satelita, gdje 90% ne radi, možete instalirati ažuriranje sa mog servera, gdje održavam sve radne i zanimljive uređaje.
Opisane su radne frekvencije satelita i njihova modulacija.
Nalazi se program za dodavanje frekvencija Orbitron programu.
Ako ste kupili takav prijemnik, potrebno ga je povezati na program Orbitron. Možete pročitati kako se to radi.
Veza je neophodna za kompenzaciju Doplerovog efekta, budući da se satelit stalno kreće, pa dolazi do pomaka frekvencije.

- Dakle, uspjeh zavisi od prijemnika i antene. Možete li nam reći nešto više o anteni - kako je sastaviti i kako je konfigurirati?

Kvadrifilarna spiralna antena (QSA) je višeelementni antenski sistem koji se sastoji od nekoliko emitera. Ovi emiteri se mogu povezati u strujni krug, koji generiše uzbudljive napone sa potrebnim amplitudama i fazama na ulazima elementarnih emitera.

CSA ima četiri elementa, svaki od njih je spiralni provodnik, koji se pobuđuje iz izlaza strujnog kruga trake. U idealnom slučaju, strujni krug proizvodi upadne valove jednake amplitude i faznog pomaka od 90 stupnjeva.
Antena se sastoji od dva okvira, rotiranih jedan u odnosu na drugi za 90 stepeni u fazi. Otuda kružna polarizacija i, pošto postoje dva elementa, pojačanje je 4-5 dB u zavisnosti od odnosa visine i širine. Antena se također savija u spiralu, kao da se naginje, a dijagram se "izboči" prema gore. Zapravo, dijagram usmjerenosti žičanog spiralnog okvira proteže se prema manjoj petlji na isti način kao direktor-reflektor, u našem slučaju prema gore. Ako promijenite fazu napajanja antene, uzorak zračenja će biti isti, ali će hemisfera biti okrenuta prema dolje. Kao rezultat, imamo antenu koja je vrlo pogodna za satelitske komunikacije Njegov dijagram je hemisfera usmjerena prema gore. Nema potrebe da ga okrećete, polarizacija je kružna, a čak je i pojačanje 4 dB. A propusni opseg u VHF opsegu je vrlo pristojan.
Dijagram usmjerenja kvadrifilarne antene i njeno pojačanje:

Opšti oblik

Podešavanje antene se svodi na istezanje/komprimovanje okvira i elemenata uzorka za 2 mm. Pravilno sastavljena antena ne zahteva skoro nikakvo podešavanje. Evo nekoliko savjeta za postavljanje. Podešavanje treba vršiti samo na krovu (ne u zatvorenom). Osnova za ugradnju antene je dielektrik. Preporučljivo je da udaljenost do metalnih predmeta bude najmanje 3 metra.

Oznake:
TC - kalajisani bakar
FPE - fizički pjenasti polietilen
PVC - polivinil hlorid
DF - dvostrana aluminijska folija na Mylar podlozi
RG-58 A/U dijagram slabljenja:

Knjiga "Jednostavna nauka"

Iskoristio bih priliku da vas podsjetim da je nedavno objavljena četvrta knjiga iz serije “Jednostavna nauka” i naučni komplet za nju.

Lansiranje satelita u svemir označilo je novu eru i postalo iskorak u oblasti tehnologije i astronautike. Potreba za stvaranjem satelita utvrđena je početkom dvadesetog veka. Međutim, od samog početka bilo je mnogo problema na putu lansiranja satelita u svemir, na čemu su radili najbolji inženjeri i naučnici. Ovi problemi bili su povezani s potrebom za stvaranjem motora koji bi mogli raditi u najtežim uvjetima, a da pritom moraju biti neobično snažni. Problemi su bili povezani i sa ispravnim određivanjem putanje satelita.

Dakle, sovjetski naučnici riješili su zadate probleme, a 4. oktobra 1957. godine u SSSR-u je uspješno lansiran umjetni satelit, čije je kretanje pratio cijeli svijet. Ovaj događaj je postao globalni iskorak i označio novu etapu, kako u nauci u cjelini, tako iu cijelom svijetu.

Direktan prenos lansiranja Sojuz-Progres (misija na ISS)

Problemi rešeni satelitom

Zadaci koji se rješavaju lansiranjem satelita mogu se definirati na sljedeći način:

1. Studija klime;

Svi znaju kakav uticaj klima ima na poljoprivredu i vojnu infrastrukturu. Zahvaljujući satelitima moguće je predvidjeti pojavu destruktivnih elemenata i izbjeći veliki broj žrtava.

2. Proučavanje meteorita;

U svemiru se nalazi ogroman broj meteorita čija težina dostiže nekoliko hiljada tona. Meteoriti mogu predstavljati opasnost ne samo za satelite i svemirske letjelice, već i za ljude. Ako je tokom prolaska meteorita sila trenja mala, tada neizgoreni dio može doći do Zemlje. Raspon brzine meteorita doseže od 1220 m/s do 61000 m/s.

3. Primena televizijskog emitovanja;

Trenutno je uloga televizije velika. 1962. godine pokrenut je prvi televizijski emiter, zahvaljujući kojem je svijet prvi put vidio video snimke preko Atlantika u roku od nekoliko minuta.

4. GPS sistem.

GPS igra ogromnu ulogu u gotovo svakom području našeg života. GPS se dijeli na civilni i vojni. Predstavlja elektromagnetne signale koje u radiotalasnom dijelu spektra emituje antena instalirana na svakom od satelita. Sastoji se od 24 satelita koji se nalaze u orbiti na visini od 20.200 km. Vrijeme orbite oko Zemlje je 12 sati.

Telekomunikacioni satelit “Arabsat-5B”

Lansiranje Sojuza

Lansiranje satelita i njihovo stavljanje u orbitu

Za početak, važno je odrediti putanju leta satelita. Na prvi pogled čini se da je logičnije lansirati raketu okomito (na najkraćoj udaljenosti od mete), međutim, ova vrsta lansiranja se ispostavlja neisplativom, kako sa inženjerskog tako i s ekonomskog stanovišta. . Na vertikalno lansiran satelit djeluju Zemljine gravitacijske sile koje ga značajno udaljavaju od naznačene putanje, a vučna sila postaje jednaka Zemljinoj gravitaciji.

Da bi se izbjegao pad satelita, prvo se lansira okomito kako bi mogao savladati elastične slojeve atmosfere, takav let se nastavlja samo 20 km. Zatim se satelit, koristeći autopilot, naginje i kreće horizontalno prema orbiti.

Osim toga, zadatak inženjera je da izračunaju putanju leta na način da brzina utrošena na savladavanje atmosferskih slojeva, kao i potrošnja goriva, bude samo nekoliko postotaka od karakteristične brzine.

Također je važno u kom smjeru lansirati satelit. Kada se raketa lansira u pravcu Zemljine rotacije, dolazi do povećanja brzine, što zavisi od lokacije lansiranja. Na primjer, na ekvatoru je maksimalna i iznosi 403 m/s.

Satelitske orbite su ili kružne ili eliptične. Orbita će biti eliptična ako je brzina rakete veća od periferne brzine. Tačka koja se nalazi u najbližoj poziciji naziva se perigej, a najudaljenija apogej.

Lansiranje rakete sa samim satelitom odvija se u nekoliko faza. Kada motor prvog stepena prestane da radi, ugao nagiba lansirne rakete biće 45 stepeni, na visini od 58 km, a zatim će se odvojiti. Uključuju se motori drugog stepena, sa sve većim uglom nagiba. Dalje, druga etapa se odvaja na nadmorskoj visini od 225 km. Zatim, po inerciji, raketa dostiže visinu od 480 km i završava u tački koja se nalazi na udaljenosti od 1125 km od lansiranja. Tada počinju da rade motori trećeg stepena.

Vraćanje satelita na zemlju

Povratak satelita na Zemlju praćen je nekim problemima vezanim za kočenje. Kočenje se može izvršiti na dva načina:

1. Zahvaljujući atmosferskoj otpornosti. Brzina satelita koji ulazi u gornju atmosferu će se smanjiti, ali će zbog svog aerodinamičkog oblika rikošetirati natrag u svemir. Nakon toga, satelit će smanjiti brzinu i ući dublje u atmosferu. To će se dogoditi nekoliko puta. Nakon smanjenja brzine, satelit će se spustiti koristeći krila koja se mogu uvući.
2. Automatski raketni motor. Raketni motor mora biti usmjeren u smjeru suprotnom od kretanja umjetnog satelita. Plus ovu metodu je da se brzina kočenja može podesiti.

Zaključak

Dakle, sateliti su ušli u ljudski život za samo pola veka. Njihovo učešće pomaže u istraživanju novih svemira. Satelit, kao sredstvo neprekidne komunikacije, pomaže da bude zgodno dnevni život ljudi. Utirući put u svemir, oni pomažu da naši životi budu onakvi kakvi su sada.

Ako se pusti unutra otvoreni prostor Ako je član posade ISS-a sa sobom ponio malu kutiju i potom je bacio u svemir, to nikako ne znači da je stanica na generalnom čišćenju. Najvjerovatnije je na svoju orbitalnu putanju krenuo vrlo mali satelit. Lansiranje nanosatelita postalo je, ako ne jeftino, onda već relativno pristupačno zadovoljstvo, a studenti, pa čak i ljubitelji DIY konstrukcionih kompleta, uključili su se u istraživanje svemira.

Oleg Makarov

Veliki ozbiljan satelit, na primjer, jedan od onih koji služe GPS sistem, težak je jednu i po do dvije tone, a cijena njegove proizvodnje i lansiranja u orbitu premašuje 100 miliona dolara preterivanje, zlato. Ali ako ti kilogrami nečega nisu toliko, onda lansiranje svemirske letjelice može postati mnogo povoljniji događaj.

Prvi umjetni Zemljin satelit na svijetu, iako nije sadržavao ništa osim radio predajnika, težio je respektabilnih 83,6 kg. Od tada je elektronika iskoračila naprijed, minijaturizirana po redovima veličine, a sada sateliti teški od nekoliko kilograma do nekoliko grama mogu, kako se ispostavilo, biti prilično funkcionalni. Čim je to postalo jasno, istraživanje svemira je prestalo da bude isključivo prerogativ vladinih ministarstava i ogromnih raketno-kosmičkih korporacija: došlo je vrijeme za studentsku i amatersku izgradnju satelita, s kojim se postepeno uzdizao drugi val svemirske romanse. I ovaj talas takođe nije zaobišao Rusiju.

CubeSat (Cube Satellite) je nanosatelit koji su razvili Državni politehnički univerzitet Kalifornije i Univerzitet Stanford posebno za studentske i amaterske eksperimente u svemiru. Njegove dimenzije su 10 x 10 x 10 cm, a težina 1,3 kg. Ovih dana se u prodavnici može kupiti komplet za sastavljanje nanosatelita.

Našli jedno drugo

Možete li zamisliti prije 20-40 godina da bi stvaranje orbitalne letjelice postalo tema studentskog rada? Danas studenti Odsjeka za projektovanje elektronske računarske opreme Jugozapad državni univerzitet(Kursk) stvaraju opremu za slanje u orbitu. „Nismo jedini univerzitet u Rusiji na kojem se razvijaju sateliti“, kaže vanredni profesor Valerijan Pikijev, šef Centra za razvoj malih svemirskih letelica. — Postoje uređaji napravljeni u MSTU. Bauman, Moskovski državni univerzitet, Vojno-kosmička akademija po imenu. A.F. Mozhaisky, međutim, to je još uvijek ozbiljan stručni rad, u koji je uključen cjelokupni naučni potencijal naših vodećih univerziteta. Imamo i opremu i eksperimente koji će se izvoditi pomoću ove opreme – sve su izmislili sami učenici.”

Katedra za dizajn elektronskih računara na Univerzitetu South-West State osnovana je 1965. godine i bavila se razvojem različite elektronike za domaća preduzeća, uključujući vojne uređaje. Među njima su bili i vakuum mjerači - uređaji za mjerenje koncentracije čestica u razrijeđenim sredinama. Ovi uređaji su izazvali interesovanje preduzeća u raketnoj i svemirskoj industriji - NPO im. Lavočkina i RSC Energia.

Letenje u starom odelu

U to vrijeme Energia je već imala vlastiti program za stvaranje i lansiranje malih satelita. „Sve je počelo prije 15 godina“, kaže Sergej Samburov, vodeći specijalista u RSC Energia. — Godine 1997. kosmonaut Valerij Poljakov predložio je da se proslavi 40. godišnjica prvog satelita lansiranjem njegove manje kopije. Prijedlog je prihvaćen, a u stvaranju aparata (iako simbolično) učestvovali su školarci iz Kabardino-Balkarije i Francuskog Reuniona. Satelit ne samo da je izgledao kao njegov prototip, već je i reproducirao svoje "punjenje", uključujući i predajnik signala "bip-bip-bip". Naravno, za ovaj uređaj nije korišten poseban nosač - dostavljen je svemirskim brodom Progress na orbitalnu stanicu Mir i tamo, tokom planirane šetnje svemirom, "bačen" u svemir."

Lansiranje manje kopije prvog satelita izazvalo je pravu pometnju među radio-amaterima širom svijeta, posebno među onima koji su se s nostalgijom prisjećali mladosti i radio signala satelita iz 1957. godine. Odlučeno je da se tema nastavi, a sledeće godine lansiran je još jedan radio-amaterski satelit koji je emitovao pesme i obraćao se publici planete Zemlje na različitim jezicima. Poboljšana je tehnologija lansiranja satelita sa orbitalnih stanica, a RSC Energia je 2002. godine zajedno sa Institutom za svemirska istraživanja poslala u orbitu mali aparat Hummingbird sa naučnom opremom. Lansirali su ga ovako: kada se Progress otključao od ISS-a, njegov otvor je ostao otključan. Unutar broda je instaliran kontejner koji je, kada je držač spaljen od strane squib-a, bukvalno ispalio satelit.

A 2006. godine, RSC Energia, zajedno sa predstavnicima američke radio-amaterske korporacije AMSAT, iznedrio je jedan od najoriginalnijih projekata u istoriji istraživanja svemira. Odlučeno je da se napravi novi radio-amaterski satelit baziran na dotrajalom svemirskom odijelu Orlan-M, koje je korišteno kao platforma za montažu opreme isporučene na ISS. Na satelitu Radioskaf-1 (aka SuitSat-1) nije bilo naučne opreme - samo antene (postavljene na kacigu), radio stanica, digitalni zvučnik za emitovanje zvučni programi, dvije kamere (digitalne i filmske) i bateriju. Zanimljivo je da standardna baterija iz svemirskog odijela nije odgovarala - dizajnirana je za mali broj ciklusa punjenja-pražnjenja, a satelit koji doživljava temperaturne promjene u orbiti od minus 100 do plus 100 stepeni Celzijusa potrošio bi resurse takvog uređaj vrlo brzo. Štaviše, Radioskaf-1 nije imao solarne panele i oslanjao se samo na trajanje baterije. U februaru je kosmonaut ISS-a Valerij Tokarev, nakon izlaska u svemir, odgurnuo svoje staro svemirsko odijelo s novim punjenjem, a satelit je krenuo na dvonedeljnu misiju.

Skaf i garderoba

Unatoč svoj egzotičnosti projekta, svemirsko odijelo se pokazalo kao vrlo zanimljiva platforma za male satelite. Prvo, ne treba ga isporučiti na ISS, jer je tamo već isporučen. Drugo, duguljasti oblik otvara mogućnost pasivne stabilizacije zbog neravnomjerne raspodjele opterećenja (teži dio će uvijek „gravitirati“ prema Zemlji, a satelit se neće rotirati oko svoje ose). Konačno, odijelo sadrži cilindar koji može sadržavati kisik ili drugi plin pod pritiskom od 100 atm. Ovo se može koristiti za postavljanje satelitskih elemenata na naduvavanje.

Međutim, dok je RSC Energia sazrijevala plan za Radioscaphe-2 - opet zasnovan na svemirskom odijelu - dogodio se problem. Još jedno staro svemirsko odelo na koje su hteli da montiraju satelit moralo je da bude izbačeno sa ISS-a, ne čekajući da bude spremna oprema za drugi satelit: prostora je nedostajalo. „Nismo mogli da čekamo još pet godina da novo svemirsko odelo koje je zamenilo staro odleži“, kaže Sergej Samburov. „Zbog toga smo, kako se šalimo, morali da napravimo „radio kabinet“ umesto „radio kabineta“, odnosno konstrukciju u obliku pravougaonog paralelepipeda dimenzija 500 x 500 x 300 mm. Projekat je bio tempiran tako da se poklopi sa poluvjekovnom godišnjicom Gagarinovog leta, a sam uređaj je nazvan "Kedr" u čast pozivnog znaka prvog kosmonauta planete." Imao je i drugi naziv - ARISSat-1, prema nazivu međunarodnog udruženja radio-amatera koji rade sa satelitima lansiranim sa ISS-a. Satelit je napravljen u međunarodnoj saradnji, ali je i po prvi put u njegovom kreiranju aktivno učestvovao Odsek za projektovanje elektronskih računarskih sistema Jugozapadnog državnog univerziteta, koji je 2010. godine postao punopravni partner projekta Radioscaf. Tu je dobro došla naučna oprema koju su osmislili studenti Kurska - ti isti vakummetri. Naravno, kreatori “Cedra” nisu zaboravili ni na radio-amatere, za koje su poruke emitovane na različitim jezicima svijeta. Satelit je sa ISS-a poslat u orbitu 3. avgusta 2011. godine, a svoju misiju je uspješno završio, posebno mjerenjem gustine čestica u bezvazdušnom prostoru na orbitama različitih visina.

Nanosatelit iznad Anda

„Nastavljamo da radimo na programu Radioscaf u saradnji sa RSC Energia, koja delimično finansira naše aktivnosti i preuzima puštanje studentskih i radio amaterskih radio uređaja u okviru sopstvenim programima eksperimente”, kaže Valerian Pikkiev. — Sljedeći satelit, Chaski-1, pravimo zajedno sa studentima Tehničkog univerziteta iz Perua. Ovo će biti satelit u svjetski popularnom CubeSat nanoformatu (kocka sa stranicama od 10 cm, težina 1,3 kg). Na uređaju neće biti naučne opreme, ali namjeravamo testirati posebno dizajnirane okvire koji omogućavaju pasivnu stabilizaciju satelita duž linija magnetsko polje Zemlja. Osim toga, na Chaski-1 će biti instalirane kamere niske rezolucije. Oni će vam omogućiti da fotografišete površinu zemlje (dve kamere u vidljivom spektru, dve infracrvene), slike sa njih će biti dostupne radio-amaterima. Razradit ćemo i komandnu liniju na frekvenciji od 144,430 MHz. Sve to će nam omogućiti da lansiramo naučnu opremu na sljedećem zajedničkom satelitu – posebno novu generaciju naših vakuum mjerača, koji sada mogu bilježiti ne samo koncentraciju čestica, već i odrediti njihovu prirodu.”

Gdje baciti - to je pitanje

Naravno, nanosateliti se mogu lansirati na različite načine. Postoji mogućnost postavljanja kasete sa satelitima između drugog i trećeg stepena rakete koja lansira, recimo, teški komunikacijski satelit u orbitu. Razvijaju se koncepti za dvostepeno lansiranje aviona-rakete, slično projektu LauncherOne kompanije Virgin Galactic. Međutim, sve dok postoji ISS, on će predstavljati možda najpouzdaniju platformu za takva lansiranja, a u tu svrhu je koriste i ruski kosmonauti i astronauti iz Sjedinjenih Država i Japana. Međutim, i ovdje se ljudski faktor može svesti na minimum.

Istorija ruske studentske i radio-amaterske izgradnje satelita započela je 1996. godine, kada je na inicijativu kosmonauta Valerija Poljakova sa stanice Mir lansirana mala kopija prvog satelita na svijetu. Let je izazvao veliko interesovanje radio-amatera širom sveta.

„Trenutno, u okviru našeg programa, pravimo top za lansiranje malih satelita“, kaže Sergej Samburov. “To će biti kutija veličine kutije za cipele, a unutra će biti opruga koja će, na komandu, izbaciti satelit u pravom trenutku. A to u stvarnosti nije tako jednostavno, jer se uređaj mora pokrenuti u pravom smjeru, dajući mu rotaciju. Ako jednostavno bacite satelit dalje od stanice, on će se prema balističkim zakonima vratiti u stanicu. Treba baciti duž vektora kretanja ili protiv vektora, ali ne možete baciti duž vektora, jer će se tada satelit podići na višu orbitu i preletjeti stanicu, a ako stanica ispravi svoju orbitu, može doći do sudara pojaviti. Vjerovatnoća je mala, ali postoji. Morate se baciti protiv vektora, a onda uređaj ide ispod stanice, a zatim ga prestigne i nikada se više neće sudariti s njim.” Tehnika ručnog lansiranja satelita je prilično složena, a čak je i na Zemlji kosmonauti praktikuju tokom treninga u hidro bazenu. Ako je kreiran automatski uređaj snimajući satelite, posada će morati uraditi tačno dvije stvari: izvući uređaj u svemir, a zatim, po povratku na stanicu, dati komandu za lansiranje.

Korisno i sigurno

Danas je RSC Energia stvorila posebnu diviziju posvećenu malim svemirskim letjelicama. Osnovni cilj njegovih aktivnosti je edukativni. „Studenti koji su tokom studija učestvovali u kreiranju svemirskih letelica doći će nam kao specijalisti sa iskustvom u praktičnom projektovanju. Ovo je veoma važno za nas“, kaže Sergej Samburov. „Osim toga, ne treba misliti da su mali sateliti prikladni samo za obuku i hobije. Mogu se koristiti za testiranje tehnologija kretanja i manevrisanja, sistema stabilizacije i rada novih uređaja za prilično ozbiljne zadatke. A uz relativno nisku cijenu ovih uređaja, niža je cijena greške, koja bi inače mogla uništiti veliki i skupi satelit ili sondu.”

Ostaje jedino pitanje da li će globalna pomama za nanosatelitima postati još jedan faktor u zagađenju svemira blizu Zemlje – na kraju krajeva, u orbiti već ima dovoljno svemirskog otpada. „Nema razloga za brigu“, objašnjava Valerijan Pikijev. — Amaterski sateliti nisu dugovječni orbitalni sateliti. Sa visine ISS-a (otprilike 400 km), naši sateliti lete u guste slojeve atmosfere samo šest mjeseci. Osim toga, izrađujemo ih od materijala koji lako izgaraju zbog trenja sa zrakom, tako da nijedna naša kreacija nikada nikome neće pasti na glavu.