Cum se lansează sateliții. Astronautică amatoare

„Omul trebuie să se ridice deasupra Pământului – în atmosferă și dincolo de aceasta – pentru că numai așa va înțelege pe deplin lumea în care trăiește.”

Socrate a făcut această observație cu secole înainte ca oamenii să lanseze cu succes un obiect pe orbita Pământului. Cu toate acestea, filosoful grec antic părea să înțeleagă cât de valoroasă poate fi o vedere din spațiu, deși nu avea idee cum să o obțină.

Acest concept – despre modul de lansare a unui obiect „în atmosferă și dincolo” – a trebuit să aștepte până când Isaac Newton a publicat faimosul său experiment de gândire cu ghiulea de tun în 1729. Arata cam asa:

„Imaginați-vă că ați plasat un tun în vârful unui munte și l-ați tras pe orizontală. Globul de tun va călători paralel cu suprafața Pământului pentru o perioadă, dar în cele din urmă va ceda gravitației și va cădea pe Pământ. Acum imaginați-vă că continuați să adăugați praf de pușcă la un tun. Cu explozii suplimentare, miezul va călători din ce în ce mai mult până când va cădea. Adăuga cantitatea necesară praf de pușcă și oferă mingea accelerația corectă, iar aceasta va zbura constant în jurul planetei, căzând mereu în câmpul gravitațional, dar nu ajungând niciodată la sol.”

În octombrie 1957, Uniunea Sovietică a confirmat în cele din urmă bănuiala lui Newton lansând Sputnik 1, primul satelit artificial care orbitează Pământul. Aceasta a inițiat cursa spațială și numeroase lansări de obiecte care erau destinate să zboare în jurul Pământului și a altor planete din sistemul solar. De la lansarea Sputnikului, mai multe țări, în special Statele Unite, Rusia și China, au lansat peste 3.000 de sateliți în spațiu. Unele dintre aceste obiecte create de om, cum ar fi ISS, sunt mari. Altele se potrivesc perfect într-un cufăr mic. Datorită sateliților, primim prognoze meteo, ne uităm la televizor, navigăm pe internet și dăm apeluri telefonice. Chiar și acei sateliți a căror funcționare nu o simțim sau nu o vedem servesc excelent în folosul armatei.

Desigur, lansarea și operarea sateliților a dus la probleme. Astăzi, cu peste 1.000 de sateliți operaționali pe orbita Pământului, regiunea noastră spațială imediată este mai aglomerată decât un oraș important în timpul orelor de vârf. Adăugați la aceasta echipamente nefuncționale, sateliți abandonați, piese hardwareși fragmente de la explozii sau coliziuni care umplu cerul împreună cu echipamente utile. Aceste resturi orbitale despre care vorbim s-au acumulat de-a lungul multor ani și reprezintă o amenințare serioasă pentru sateliții care înconjoară în prezent Pământul, precum și pentru viitoarele lansări cu și fără pilot.

În acest articol, ne vom urca în măruntaiele unui satelit obișnuit și ne vom uita în ochi pentru a vedea vederi ale planetei noastre la care Socrate și Newton nici nu le-ar putea visa. Dar mai întâi, să aruncăm o privire mai atentă la modul în care un satelit diferă de fapt de alte obiecte cerești.

este orice obiect care se mișcă într-o curbă în jurul unei planete. Luna este un satelit natural al Pământului; există și mulți sateliți în apropierea Pământului, făcuți de mâini umane, ca să spunem așa, artificiali. Calea urmată de un satelit este o orbită, uneori luând forma unui cerc.

Pentru a înțelege de ce sateliții se mișcă în acest fel, trebuie să-l vizităm pe prietenul nostru Newton. El a sugerat că forța gravitației există între oricare două obiecte din Univers. Dacă această forță nu ar exista, sateliții care zboară în apropierea planetei ar continua să se miște cu aceeași viteză și în aceeași direcție - în linie dreaptă. Această linie dreaptă este calea inerțială a satelitului, care, totuși, este echilibrată de o puternică atracție gravitațională îndreptată spre centrul planetei.

Uneori, orbita unui satelit apare ca o elipsă, un cerc aplatizat care se învârte în jurul a două puncte cunoscute sub numele de focare. În acest caz, se aplică aceleași legi ale mișcării, cu excepția faptului că planetele sunt situate la unul dintre focare. Drept urmare, forța netă aplicată satelitului nu se deplasează uniform pe întregul său traseu, iar viteza satelitului se schimbă constant. Se mișcă rapid atunci când este cel mai aproape de planetă - în punctul de perigeu (a nu se confunda cu periheliu), și mai lent când este mai departe de planetă - în punctul de apogeu.

Sateliții vin în toate formele și dimensiunile și îndeplinesc o mare varietate de sarcini.

Sateliții meteo îi ajută pe meteorologi să prezică vremea sau să vadă ce se întâmplă în vreme. acest moment. Satelitul de mediu operațional geostaționar (GOES) introduce bun exemplu. Acești sateliți includ de obicei camere care arată vremea Pământului.
Sateliții de comunicație permit convorbiri telefonice retransmis prin satelit. Cea mai importantă caracteristică a unui satelit de comunicații este transponderul - un radio care primește conversația pe o frecvență, apoi o amplifică și o transmite înapoi pe Pământ pe o altă frecvență. Un satelit conține de obicei sute sau mii de transpondere. Sateliții de comunicații sunt de obicei geosincroni (mai multe despre asta mai târziu).
Sateliții de televiziune transmit semnale de televiziune dintr-un punct în altul (similar cu sateliții de comunicații).
Sateliții științifici, precum telescopul spațial Hubble, cândva, efectuează toate tipurile de misiuni științifice. Ei observă totul, de la pete solare la razele gamma.
Sateliții de navigație ajută avioanele să zboare și navele să navigheze. Sateliții GPS NAVSTAR și GLONASS sunt reprezentanți de seamă.
Sateliții de salvare răspund la semnalele de primejdie.
Sateliții de observare a Pământului înregistrează schimbări de la temperaturi la calotele glaciare. Cele mai cunoscute sunt seria Landsat.

Sateliții militari sunt și ei pe orbită, dar o mare parte din funcționarea lor rămâne secretă. Aceștia pot transmite mesaje criptate, pot monitoriza armele nucleare, mișcările inamicului, pot avertiza cu privire la lansările de rachete, pot asculta radiourile terestre, pot efectua sondaje radar și cartografiere.

Când au fost inventați sateliții?

Este posibil ca Newton să fi lansat sateliți în fanteziile sale, dar a trecut mult timp până când am reușit efectiv această ispravă. Unul dintre primii vizionari a fost scriitorul de science fiction Arthur C. Clarke. În 1945, Clark a propus ca un satelit să poată fi plasat pe orbită astfel încât să se miște în aceeași direcție și cu aceeași viteză ca Pământul. Așa-numiții sateliți geostaționari ar putea fi folosiți pentru comunicații.

Oamenii de știință nu l-au înțeles pe Clark - până pe 4 octombrie 1957. Apoi, Uniunea Sovietică a lansat Sputnik 1, primul satelit artificial, pe orbita Pământului. Sputnik avea 58 de centimetri în diametru, cântărea 83 de kilograme și avea forma unei mingi. Deși aceasta a fost o realizare remarcabilă, conținutul Sputnik-ului a fost limitat la standardele actuale:

termometru
baterie
transmițător radio
azot gazos care a fost presurizat în interiorul satelitului

În exteriorul Sputnikului, patru antene bici transmise la frecvențe de unde scurte deasupra și sub standardul actual (27 MHz). Stațiile de urmărire de pe Pământ au preluat semnalul radio și au confirmat că micuțul satelit a supraviețuit lansării și a fost pe un curs cu succes în jurul planetei noastre. O lună mai târziu, Uniunea Sovietică a lansat Sputnik 2 pe orbită. În interiorul capsulei se afla câinele Laika.

În decembrie 1957, disperați să țină pasul cu adversarii lor din Războiul Rece, oamenii de știință americani au încercat să pună un satelit pe orbită cu planeta Vanguard. Din păcate, racheta s-a prăbușit și a ars în timpul decolării. La scurt timp după aceea, pe 31 ianuarie 1958, Statele Unite au repetat succesul sovietic adoptând planul lui Wernher von Braun de a lansa satelitul Explorer 1 cu o rachetă americană. Piatră roșie. Explorer 1 a purtat instrumente pentru a detecta razele cosmice și a descoperit într-un experiment al lui James Van Allen de la Universitatea din Iowa că există mult mai puține raze cosmice decât se aștepta. Acest lucru a condus la descoperirea a două zone toroidale (în cele din urmă numite după Van Allen) pline cu particule încărcate prinse în câmpul magnetic al Pământului.

Încurajate de aceste succese, mai multe companii au început să dezvolte și să lanseze sateliți în anii 1960. Unul dintre ei a fost Hughes Aircraft, împreună cu inginerul vedetă Harold Rosen. Rosen a condus echipa care a implementat ideea lui Clark - un satelit de comunicații plasat pe orbita Pământului în așa fel încât să poată sări undele radio dintr-un loc în altul. În 1961, NASA a atribuit lui Hughes un contract pentru construirea seriei de sateliți Syncom (comunicații sincrone). În iulie 1963, Rosen și colegii săi au văzut Syncom-2 explodând în spațiu și intrând pe o orbită geosincronă accidentată. Președintele Kennedy a folosit sistem nou să vorbesc cu prim-ministrul Nigeriei în Africa. La scurt timp, a decolat și Syncom-3, care ar putea transmite de fapt un semnal de televiziune.

Era sateliților a început.

Care este diferența dintre un satelit și resturile spațiale?

Din punct de vedere tehnic, un satelit este orice obiect care orbitează o planetă sau un corp ceresc mai mic. Astronomii clasifică lunile drept sateliți naturali și, de-a lungul anilor, au întocmit o listă cu sute de astfel de obiecte care orbitează planetele și planetele pitice din sistemul nostru solar. De exemplu, au numărat 67 de luni ale lui Jupiter. Și încă mai este.

Obiectele create de om, cum ar fi Sputnik și Explorer, pot fi, de asemenea, clasificate drept sateliți, deoarece aceștia, ca și lunile, orbitează în jurul unei planete. Din păcate, activitatea umană a dus la faptul că există o o cantitate mare gunoi. Toate aceste piese și resturi se comportă ca niște rachete mari - se învârt în jurul planetei la de mare viteză de-a lungul unui traseu circular sau eliptic. Într-o interpretare strictă a definiției, fiecare astfel de obiect poate fi definit ca un satelit. Dar astronomii, de regulă, consideră sateliții acele obiecte care funcționează functie utila. Resturile de metal și alte vechituri se încadrează în categoria resturilor orbitale.

Resturile orbitale provin din mai multe surse:

O explozie de rachetă care produce cele mai multe deșeuri.
Astronautul și-a relaxat mâna - dacă un astronaut repară ceva în spațiu și ratează o cheie, aceasta se pierde pentru totdeauna. Cheia intră pe orbită și zboară cu o viteză de aproximativ 10 km/s. Dacă lovește o persoană sau un satelit, rezultatele ar putea fi catastrofale. Obiectele mari precum ISS sunt o țintă mare pentru resturile spațiale.
Articole aruncate. Piese ale containerelor de lansare, capace ale obiectivului camerei și așa mai departe.

NASA a lansat un satelit special numit LDEF pentru a studia efectele pe termen lung ale coliziunilor cu resturile spațiale. Pe parcursul a șase ani, instrumentele satelitului au înregistrat aproximativ 20.000 de impacturi, unele cauzate de micrometeoriți, iar altele de resturile orbitale. Oamenii de știință de la NASA continuă să analizeze datele LDEF. Dar Japonia are deja o plasă uriașă pentru prinderea resturilor spațiale.

Ce se află în interiorul unui satelit obișnuit?

Sateliții au diferite forme și dimensiuni și îndeplinesc multe funcții diferite, dar toți sunt fundamental similari. Toate au un cadru și o caroserie din metal sau compozit, pe care inginerii vorbitori de limbă engleză le numesc autobuz, iar rușii o platformă spațială. Platforma spațială reunește totul și oferă suficiente măsuri pentru a se asigura că instrumentele supraviețuiesc lansării.

Toți sateliții au o sursă de energie (de obicei panouri solare) și baterii. Matrice panouri solare vă permit să încărcați bateriile. Cei mai noi sateliți includ și celule de combustibil. Energia satelitului este foarte scumpă și extrem de limitată. Celulele de energie nucleară sunt utilizate în mod obișnuit pentru a trimite sonde spațiale către alte planete.

Toți sateliții au Computer de bord pentru control si monitorizare diverse sisteme. Toată lumea are un radio și o antenă. Cel puțin, majoritatea sateliților au un transmițător radio și un receptor radio, astfel încât echipajul de la sol să poată interoga și monitoriza starea satelitului. Mulți sateliți permit o mulțime de lucruri diferite, de la schimbarea orbitei până la reprogramarea sistemului informatic.

După cum v-ați putea aștepta, asamblarea tuturor acestor sisteme nu este o sarcină ușoară. Durează ani. Totul începe cu definirea scopului misiunii. Determinarea parametrilor săi permite inginerilor să asambleze uneltele necesare și să le instaleze în ordinea corectă. Odată ce specificațiile (și bugetul) sunt aprobate, începe asamblarea sateliților. Se desfășoară într-o cameră curată, un mediu steril care menține temperatura și umiditatea dorite și protejează satelitul în timpul dezvoltării și asamblarii.

Sateliții artificiali sunt de obicei fabricați la comandă. Unele companii au dezvoltat sateliți modulari, adică structuri al căror asamblare permite instalarea unor elemente suplimentare conform specificațiilor. De exemplu, sateliții Boeing 601 aveau două module de bază - un șasiu pentru transportul subsistemului de propulsie, electronică și baterii; și un set de rafturi tip fagure pentru depozitarea echipamentelor. Această modularitate permite inginerilor să asambleze sateliți din spate, mai degrabă decât de la zero.

Cum sunt lansați sateliții pe orbită?

Astăzi, toți sateliții sunt lansați pe orbită pe o rachetă. Mulți le transportă în departamentul de marfă.

În majoritatea lansărilor de sateliți, racheta este lansată direct în sus, ceea ce îi permite să se deplaseze mai repede prin atmosfera groasă și să minimizeze consumul de combustibil. După decolarea rachetei, mecanismul de control al rachetei folosește sistemul de ghidare inerțială pentru a calcula ajustările necesare la duza rachetei pentru a obține pasul dorit.

După ce racheta intră în aer subțire, la o altitudine de aproximativ 193 de kilometri, sistemul de navigație eliberează rachete mici, ceea ce este suficient pentru a răsturna racheta în poziție orizontală. După aceasta, satelitul este eliberat. Rachetele mici sunt trase din nou și oferă o diferență de distanță între rachetă și satelit.

Viteza orbitală și altitudinea

Racheta trebuie să atingă o viteză de 40.320 de kilometri pe oră pentru a scăpa complet de gravitația Pământului și a zbura în spațiu. Viteza spațială este mult mai mare decât ceea ce are nevoie un satelit pe orbită. Ele nu scapă de gravitația pământului, ci sunt într-o stare de echilibru. Viteza orbitală este viteza necesară pentru a menține un echilibru între forța gravitațională și mișcarea inerțială a satelitului. Aceasta este de aproximativ 27.359 de kilometri pe oră la o altitudine de 242 de kilometri. Fără gravitație, inerția ar duce satelitul în spațiu. Chiar și cu gravitația, dacă un satelit se mișcă prea repede, va fi transportat în spațiu. Dacă satelitul se mișcă prea încet, gravitația îl va trage înapoi spre Pământ.

Viteza orbitală a unui satelit depinde de altitudinea acestuia deasupra Pământului. Cu cât este mai aproape de Pământ, cu atât viteza este mai mare. La o altitudine de 200 de kilometri, viteza orbitală este de 27.400 de kilometri pe oră. Pentru a menține o orbită la o altitudine de 35.786 de kilometri, satelitul trebuie să călătorească cu o viteză de 11.300 de kilometri pe oră. Această viteză orbitală permite satelitului să facă un zbor la fiecare 24 de ore. Deoarece Pământul se rotește și el 24 de ore, satelitul la o altitudine de 35.786 de kilometri se află într-o poziție fixă față de suprafața Pământului. Această poziție se numește geostaționară. Orbita geostaționară este ideală pentru vremea și sateliții de comunicații.

În general, cu cât orbita este mai mare, cu atât satelitul poate rămâne mai mult acolo. La altitudine joasă, satelitul se află în atmosfera pământului, ceea ce creează rezistență. La mare altitudine nu există practic nicio rezistență, iar satelitul, ca și luna, poate rămâne pe orbită timp de secole.

Tipuri de sateliți

Pe pământ, toți sateliții arată similar - cutii strălucitoare sau cilindri împodobiți cu aripi din panouri solare. Dar în spațiu, aceste mașini de lemn se comportă foarte diferit în funcție de calea lor de zbor, altitudine și orientare. Ca rezultat, clasificarea sateliților devine o chestiune complexă. O abordare este de a determina orbita navei în raport cu o planetă (de obicei Pământul). Amintiți-vă că există două orbite principale: circulară și eliptică. Unii sateliți încep într-o elipsă și apoi intră pe o orbită circulară. Alții urmează o cale eliptică cunoscută sub numele de orbită Molniya. De obicei, aceste obiecte se rotesc de la nord la sud peste polii Pământului și termină un zbor complet în 12 ore.

Sateliții cu orbită polară trec și ei de poli la fiecare revoluție, deși orbitele lor sunt mai puțin eliptice. Orbitele polare rămân fixe în spațiu în timp ce Pământul se rotește. Ca rezultat, cea mai mare parte a Pământului trece pe sub satelit pe o orbită polară. Deoarece orbitele polare oferă o acoperire excelentă a planetei, acestea sunt folosite pentru cartografiere și fotografie. Pe care se bazează și prognozatorii retea globala sateliți polari care înconjoară globul nostru în 12 ore.

De asemenea, puteți clasifica sateliții după înălțimea lor deasupra suprafeței pământului. Pe baza acestei scheme, există trei categorii:

Low Earth Orbit (LEO) - Sateliții LEO ocupă o regiune a spațiului de la 180 la 2000 de kilometri deasupra Pământului. Sateliții care orbitează aproape de suprafața Pământului sunt ideali pentru observare, în scopuri militare și pentru colectarea de informații despre vreme.
Medium Earth Orbit (MEO) - Acești sateliți zboară de la 2.000 la 36.000 km deasupra Pământului. Sateliții de navigație GPS funcționează bine la această altitudine. Viteza orbitală aproximativă este de 13.900 km/h.
Orbită geostaționară (geosincronă) - sateliții geostaționari orbitează în jurul Pământului la o altitudine care depășește 36.000 km și la aceeași viteză de rotație ca și planeta. Prin urmare, sateliții de pe această orbită sunt întotdeauna poziționați spre același loc de pe Pământ. Mulți sateliți geostaționari zboară de-a lungul ecuatorului, ceea ce a creat multe blocaje de trafic în această regiune a spațiului. Câteva sute de sateliți de televiziune, comunicații și meteo folosesc orbita geostaționară.

În cele din urmă, ne putem gândi la sateliți în sensul unde „căută”. Majoritatea obiectelor trimise în spațiu în ultimele decenii privesc Pământul. Acești sateliți au camere și echipamente care ne pot vedea lumea în diferite lungimi de undă de lumină, permițându-ne să ne bucurăm de vederi spectaculoase ale tonurilor ultraviolete și infraroșii ale planetei noastre. Mai puțini sateliți își îndreaptă privirea către spațiu, unde observă stele, planete și galaxii și caută obiecte precum asteroizi și comete care s-ar putea ciocni cu Pământul.

Sateliți cunoscuți

Până de curând, sateliții au rămas instrumente exotice și extrem de secrete, folosite în principal în scopuri militare pentru navigație și spionaj. Acum au devenit o parte integrantă a vieții noastre de zi cu zi. Datorită lor, cunoaștem prognoza meteo (deși meteorologii greșesc atât de des). Ne uităm la televizor și accesăm internetul și datorită sateliților. GPS-ul din mașinile și smartphone-urile noastre ne ajută să ajungem acolo unde trebuie să mergem. Merită să vorbim despre contribuția neprețuită a telescopului Hubble și munca astronauților pe ISS?

Cu toate acestea, există adevărați eroi ai orbitei. Să-i cunoaștem.

Sateliții Landsat au fotografiat Pământul de la începutul anilor 1970 și dețin recordul pentru observarea suprafeței Pământului. Landsat-1, cunoscut la un moment dat ca ERTS (Earth Resources Technology Satellite), a fost lansat pe 23 iulie 1972. Acesta transporta două instrumente principale: o cameră și un scaner multispectral, construit de Hughes Aircraft Company și capabil să înregistreze date în verde, roșu și două spectre infraroșu. Satelitul a produs imagini atât de superbe și a fost considerat atât de reușit încât l-a urmat o serie întreagă. NASA a lansat ultimul Landsat-8 în februarie 2013. Acest vehicul transporta doi senzori de observare a Pământului, Operational Land Imager și Senzorul Thermal Infrared, care colectează imagini multispectrale ale regiunilor de coastă, gheții polare, insule și continente.
Sateliții de mediu operaționali geostaționari (GOES) înconjoară Pământul pe o orbită geostaționară, fiecare responsabil pentru o porțiune fixă a globului. Acest lucru permite sateliților să monitorizeze îndeaproape atmosfera și să detecteze modificări ale condițiilor meteorologice care pot duce la tornade, uragane, inundații și furtuni cu fulgere. Sateliții sunt, de asemenea, folosiți pentru a estima precipitațiile și acumularea de zăpadă, pentru a măsura întinderea stratului de zăpadă și pentru a urmări mișcarea gheții de mare și lac. Din 1974, 15 sateliți GOES au fost lansați pe orbită, dar numai doi sateliți, GOES West și GOES East, monitorizează vremea la un moment dat.
Jason-1 și Jason-2 au jucat un rol cheie în analiza pe termen lung a oceanelor Pământului. NASA a lansat Jason-1 în decembrie 2001 pentru a înlocui satelitul NASA/CNES Topex/Poseidon, care a funcționat deasupra Pământului din 1992. Timp de aproape treisprezece ani, Jason-1 a măsurat nivelul mării, viteza vântului și înălțimea valurilor în peste 95% din oceanele fără gheață ale Pământului. NASA l-a retras oficial pe Jason-1 pe 3 iulie 2013. Jason-2 a intrat pe orbita în 2008. Acesta transporta instrumente de înaltă precizie care făceau posibilă măsurarea distanței de la satelit la suprafața oceanului cu o precizie de câțiva centimetri. Aceste date, pe lângă valoarea lor pentru oceanografi, oferă o perspectivă extinsă asupra comportamentului modelelor climatice globale.

Cât costă sateliții?

După Sputnik și Explorer, sateliții au devenit mai mari și mai complexi. Luați TerreStar-1, de exemplu, un satelit comercial care ar oferi servicii de date mobile în America de Nord pentru smartphone-uri și dispozitive similare. Lansat în 2009, TerreStar-1 cântărea 6.910 kilograme. Iar când a fost implementat complet, a scos la iveală o antenă de 18 metri și panouri solare masive cu o anvergură de 32 de metri.

Construirea unei mașini atât de complexe necesită o mulțime de resurse, așa că, din punct de vedere istoric, doar agențiile guvernamentale și corporațiile cu buzunare adânci ar putea intra în afacerea cu satelit. Majoritatea costului unui satelit se află în echipamente - transpondere, computere și camere. Un satelit meteorologic tipic costă aproximativ 290 de milioane de dolari. Un satelit spion ar costa cu 100 de milioane de dolari mai mult. Adăugați la aceasta costul de întreținere și reparare a sateliților. Companiile trebuie să plătească pentru lățimea de bandă prin satelit la fel cum plătesc proprietarii de telefoane comunicare celulară. Acest lucru costă uneori mai mult de 1,5 milioane de dolari pe an.

Pentru alții factor important este costul de pornire. Lansarea unui satelit în spațiu poate costa între 10 și 400 de milioane de dolari, în funcție de dispozitiv. Racheta Pegasus XL poate ridica 443 de kilograme pe orbita joasă a Pământului pentru 13,5 milioane de dolari. Lansarea unui satelit greu va necesita mai multă portare. Racheta Ariane 5G poate lansa un satelit de 18.000 de kilograme pe orbită joasă pentru 165 de milioane de dolari.

În ciuda costurilor și riscurilor asociate cu construirea, lansarea și operarea sateliților, unele companii au reușit să construiască afaceri întregi în jurul acestuia. De exemplu, Boeing. Compania a livrat aproximativ 10 sateliți în spațiu în 2012 și a primit comenzi de peste șapte ani, generând venituri de aproape 32 de miliarde de dolari.

Viitorul sateliților

La aproape cincizeci de ani de la lansarea Sputnik, sateliții, ca și bugetele, cresc și devin mai puternici. SUA, de exemplu, au cheltuit aproape 200 de miliarde de dolari de la începutul programului său militar de sateliți și acum, în ciuda tuturor acestor lucruri, au o flotă de sateliți vechi care așteaptă să fie înlocuiți. Mulți experți se tem că construirea și desfășurarea de sateliți mari pur și simplu nu poate exista din dolari contribuabililor. Soluția care ar putea da totul peste cap rămân companii private precum SpaceX și altele care clar nu vor suferi stagnare birocratică, precum NASA, NRO și NOAA.

O altă soluție este reducerea dimensiunii și complexității sateliților. Oamenii de știință de la Caltech și de la Universitatea Stanford lucrează din 1999 la un nou tip de CubeSat, care se bazează pe blocuri de construcție cu o margine de 10 centimetri. Fiecare cub conține componente gata făcute și poate fi combinat cu alte cuburi pentru a crește eficiența și a reduce stresul. Prin standardizarea designului și reducerea costurilor de construire a fiecărui satelit de la zero, un singur CubeSat poate costa până la 100.000 USD.

În aprilie 2013, NASA a decis să testeze acest principiu simplu cu trei CubeSat alimentate de smartphone-uri comerciale. Scopul a fost să pună microsateliții pe orbită pentru o perioadă scurtă de timp și să facă câteva poze cu telefoanele lor. Agenția intenționează acum să implementeze o rețea extinsă de astfel de sateliți.

Fie că sunt mari sau mici, viitorii sateliți trebuie să poată comunica eficient cu stațiile terestre. Din punct de vedere istoric, NASA s-a bazat pe comunicațiile cu frecvență radio, dar RF și-a atins limita pe măsură ce a apărut cererea pentru mai multă putere. Pentru a depăși acest obstacol, oamenii de știință de la NASA dezvoltă un sistem de comunicație bidirecțională folosind lasere în loc de unde radio. Pe 18 octombrie 2013, oamenii de știință au tras pentru prima dată un fascicul laser pentru a transmite date de pe Lună pe Pământ (la o distanță de 384.633 de kilometri) și au atins o viteză de transmisie record de 622 de megabiți pe secundă.

Mâine întreaga lume sărbătorește Ziua Cosmonauticii. Pe 12 aprilie 1961, Uniunea Sovietică a lansat o navă spațială cu echipaj pentru prima dată în istorie, cu Iuri Gagarin la bord. Astăzi vom arăta cum al doilea satelit de telecomunicații din Kazahstan, KazSat-2 (KazSat-2), a fost lansat de pe cosmodromul Baikonur la sfârșitul anului 2011 folosind vehiculul de lansare Proton-M. Cum a fost lansat dispozitivul pe orbită, în ce stare se află, cum și de unde este controlat? Vom afla despre acest lucru în acest reportaj foto.

1. 12 iulie 2011. Cea mai grea rachetă spațială rusă, Proton-M, cu satelitul de comunicații kazah nr. 2 și americanul SES-3 (OS-2) este transportată la poziția de lansare. Proton-M este lansat doar din cosmodromul Baikonur. Aici există infrastructura necesară pentru a deservi acest sistem complex de rachete și spațiu. Partea rusă, și anume producătorul dispozitivului, Centrul Spațial Khrunichev, garantează că KazSat-2 va funcționa cel puțin 12 ani.

De la semnarea acordului de creare a satelitului, proiectul a fost reelaborat de mai multe ori, iar lansarea în sine a fost amânată de cel puțin trei ori. Ca rezultat, KazSat-2 a primit o bază de elemente fundamental nouă și nou algoritm management. Dar, cel mai important, pe satelit au fost instalate cele mai recente și foarte fiabile instrumente de navigație produse de concernul francez ASTRIUM.

Acesta este un contor vectorial de viteză unghiulară giroscopică și senzori astro. Cu ajutorul senzorilor astro, satelitul se orientează în spațiu în funcție de stele. Eșecul echipamentelor de navigație a dus la faptul că primul KazSat a fost efectiv pierdut în 2008, ceea ce aproape a provocat un scandal internațional.

2. Calea rachetei cu sursa de alimentare și sistemele de control al temperaturii secțiunii de cap conectate la aceasta, unde se află treapta superioară Briz-M și sateliții, durează aproximativ 3 ore. Viteza trenului special este de 5-7 kilometri pe oră, iar trenul este deservit de o echipă de șoferi special pregătiți.

Un alt grup de ofițeri de securitate al cosmodromului inspectează șinele de cale ferată. Cea mai mică sarcină neconcepțională poate deteriora racheta. Spre deosebire de predecesorul său, KazSat a devenit mai consumator de energie.

Numărul emițătorilor a crescut la 16. Pe KazSat-1 erau 12. Și puterea totală a transponderelor a fost crescută la 4 kilowați și jumătate. Acest lucru vă va permite să pompați un ordin de mărime mai multe date de toate tipurile. Toate aceste modificări au afectat costul dispozitivului. S-a ridicat la 115 milioane de dolari. Primul dispozitiv a costat Kazahstan 65 de milioane.

3. Locuitorii stepei locale urmăresc cu calm tot ce se întâmplă. nave din deșert)

4. Dimensiunea și capacitățile acestei rachete sunt cu adevărat uimitoare. Lungimea sa este de 58,2 metri, greutatea la umplere este de 705 tone. La lansare, tracțiunea celor 6 motoare din prima etapă a vehiculului de lansare este de aproximativ 1 mie de tone. Acest lucru face posibilă lansarea obiectelor cu o greutate de până la 25 de tone pe orbita de referință apropiată de Pământ și până la 5 tone pe o orbită geostaționară înaltă (30 mii km de suprafața Pământului). Prin urmare, Proton-M este indispensabil atunci când vine vorba de lansarea sateliților de telecomunicații.

Două identice nava spatiala Pur și simplu nu se întâmplă, pentru că fiecare navă spațială este o tehnologie complet nouă. Într-o perioadă scurtă de timp, se întâmplă ca elemente complet noi să fie înlocuite. KazSat-2 a folosit acele noi tehnologii avansate care existau deja la acel moment. O parte din echipamentul de fabricație europeană a fost furnizată, în parte unde am avut defecțiuni la KazSat-1. Cred că echipamentul pe care îl avem în prezent lucrând la KazSat-2 ar trebui să dea rezultate bune. Are un istoric de zbor destul de bun

5. Cosmodromul are în prezent 4 poziții de lansare pentru vehiculul de lansare Proton. Cu toate acestea, doar 3 dintre acestea, la locurile nr. 81 și nr. 200, sunt în stare de funcționare. Anterior, doar armata a fost implicată în lansarea acestei rachete din cauza faptului că lucrul cu combustibil toxic necesita o conducere strictă de comandă. Astăzi complexul este demilitarizat, deși echipajele de luptă includ o mulțime de foști militari care și-au scos curelele de umăr.

Poziția orbitală a celui de-al doilea KazSat a devenit mult mai convenabilă pentru muncă. Are 86 de grade și jumătate longitudine estică. Aria de acoperire include întregul teritoriu al Kazahstanului, o parte din Asia Centrală și Rusia.

6. Apusurile de soare la Cosmodromul Baikonur sunt exclusiv tehnologice! Structura masivă din dreapta centrului fotografiei este Proton-M cu o ferme de serviciu conectată la acesta. Din momentul în care racheta este transportată în poziția de lansare a platformei nr. 200, trec 4 zile până la momentul lansării. În tot acest timp, se desfășoară pregătirea și testarea sistemelor Proton-M. Cu aproximativ 12 ore înainte de lansare, are loc o ședință a comisiei de stat, care dă permisiunea de a alimenta racheta. Alimentarea începe cu 6 ore înainte de începere. Din acest moment, toate operațiunile devin ireversibile.

7. Ce beneficii primește țara noastră de a avea propriul satelit de comunicații? În primul rând, aceasta este o soluție la problema suportului informațional pentru Kazahstan. Satelitul dumneavoastră va ajuta la extinderea gamei de servicii de informare pentru întreaga populație a țării. Acesta este un serviciu e-guvernare, Internet, comunicatii mobile. Cel mai important lucru este că satelitul kazah ne va permite să refuzăm parțial serviciile companiilor străine de telecomunicații care furnizează servicii de releu operatorului nostru. Este despre aproximativ zeci de milioane de dolari care nu vor intra acum în străinătate, ci în bugetul țării.

Victor Lefter, președintele Centrului Republican comunicații spațiale:

Kazahstanul are un teritoriu destul de mare în comparație cu alte țări. Și trebuie să înțelegem asta în fiecare localitate, nu vom putea oferi fiecărei școli din sat acele servicii de comunicații care sunt limitate de cablu și alte sisteme. Nava spațială rezolvă această problemă. Aproape întreg teritoriul este închis. În plus, nu numai teritoriul Kazahstanului, ci și o parte a teritoriului statelor vecine. Și satelitul este o oportunitate stabilă de a furniza comunicații

8. Diferite modificări ale vehiculului de lansare Proton au fost în funcțiune din 1967. Designerul său șef a fost academicianul Vladimir Chelomey și biroul său de proiectare (în prezent, Biroul de proiectare Salyut, o filială a Centrului spațial de cercetare și producție de stat MV Hrunichev). Putem spune cu siguranță că toate proiectele sovietice impresionante pentru explorarea spațiului apropiat de Pământ și studiul obiectelor din sistemul solar nu ar fi fost fezabile fără această rachetă. În plus, Protonul se distinge prin fiabilitatea foarte mare pentru echipamentele de acest nivel: pe toată perioada de funcționare, au fost efectuate 370 de lansări, dintre care 44 nu au avut succes.

9. Singurul dezavantajul principal„Protonii” sunt componente de combustibil extrem de toxice: dimetilhidrazină nesimetrică (UDMH), sau așa cum este numită și „heptil” și tetroxid de azot („amil”). În locurile în care se încadrează prima etapă (acestea sunt zone din zona orașului Dzhezkazgan), are loc poluarea mediului, ceea ce necesită operațiuni costisitoare de curățare.

Situația s-a înrăutățit serios la începutul anilor 2000, când au avut loc trei accidente de lansare la rând. Acest lucru a provocat o nemulțumire extremă față de autoritățile kazahe, care au cerut despăgubiri mari din partea rusă. Din 2001, vechile modificări ale vehiculului de lansare au fost înlocuite cu Proton-M modernizat. Costă sistem digital control, precum și un sistem de sângerare a reziduurilor de combustibil nearse în straturile superioare ale ionosferei.

Astfel, a fost posibilă reducerea semnificativă a daunelor aduse mediului. În plus, a fost dezvoltat un proiect pentru un vehicul de lansare Angara prietenos cu mediul, dar este încă pe hârtie, care folosește kerosen și oxigen ca componente de combustibil și care ar trebui să înlocuiască treptat Proton-M. Apropo, complexul de vehicule de lansare Angara de la Baikonur se va numi „Baiterek” (tradus din kazah ca „Topol”).

10. Fiabilitatea rachetei i-a atras la un moment dat pe americani. În anii 90, a fost creat joint venture-ul ILS, care a poziționat racheta pe piața americană a sistemelor de telecomunicații. Astăzi, majoritatea sateliților de comunicații civili americani sunt lansați de Proton-M dintr-un cosmodrom din stepa kazahă. American SES-3 ( deținută de companie SES WORLD SKIES), care se află în partea de cap a rachetei împreună cu KazSat-2 kazah, este unul dintre multele lansate de la Baikonur.

11. Pe lângă steagul rus și american, racheta poartă și steagul kazah și emblema Republican Space Communications Center, organizația care astăzi deține și operează satelitul.

12. 16 iulie 2011 5 ore 16 minute și 10 secunde dimineața. Punctul culminant. Din fericire, totul merge bine.

13. 3 luni de la lansare. Tinerii specialiști sunt inginerul principal al departamentului de control prin satelit Bekbolot Azaev, precum și colegii săi ingineri Rimma Kozhevnikova și Asylbek Abdrakhmanov. Băieții ăștia conduc KazSat-2.

14. Regiunea Akmola. Micul, și până în 2006, neremarcabil centru regional Akkol a devenit cunoscut pe scară largă în urmă cu 5 ani, când aici a fost construit primul MCC din țară, un centru de control al zborului pentru sateliți orbitali. Octombrie este rece, vânt și ploios aici, dar acum este perioada cea mai aglomerată pentru acei oameni care trebuie să ofere satelitului KazSat-2 statutul de segment cu drepturi depline și important al infrastructurii de telecomunicații a Kazahstanului.

15. După pierderea primului satelit în 2008, a fost efectuată o modernizare majoră la Centrul de comunicații spațiale Akkol. Vă permite deja să controlați două dispozitive simultan.

Baurzhan Kudabaev, vicepreședinte al Centrului Republican pentru Comunicații Spațiale:

Un special software, au fost furnizate echipamente noi. În fața ta se află raftul sistemului de comandă și măsurare. Aceasta este o aprovizionare de la compania americană Vertex, așa cum a fost cazul KazSat-1, dar cu o nouă modificare, o versiune îmbunătățită. Au fost utilizate dezvoltările companiei ruse Space Systems. Acestea. Acestea sunt toate evoluțiile de astăzi. Noi programe, echipamente element de bază. Toate acestea îmbunătățesc lucrul cu nava noastră spațială

16. Darkhan Maral, șeful centrului de control al zborului la locul de muncă. În 2011, la Centru au venit tineri specialiști, absolvenți ai universităților din Rusia și Kazahstan. Ei au fost deja învățați cum să lucreze și, conform conducerii RCKS, nu există probleme cu completarea personalului. În 2008 situația era mult mai tristă. După pierderea primului satelit, o parte semnificativă a oamenilor cu studii superioare au părăsit centrul.

17. Octombrie 2011 a fost un alt moment culminant în lucrările la satelitul kazah. Testele sale de proiectare de zbor au fost finalizate și au început așa-numitele teste de testare. Acestea. a fost ca un examen pentru producător privind funcționalitatea satelitului. Totul s-a întâmplat în felul următor. Semnalul televiziunii a fost ridicat pe KazSat-2.

Apoi mai multe grupuri de specialiști au mers în diferite regiuni ale Kazahstanului și au măsurat parametrii acestui semnal, adică. Cât de corect este transmis semnalul de către satelit. Nu au existat comentarii, iar în final comisia specială a adoptat un act privind transferul satelitului către partea kazahă. Din acest moment, specialiștii kazahi operează aparatul.

18. Până la sfârșitul lunii noiembrie 2011, un grup mare de specialiști ruși a lucrat la centrul spațial Akkol. Aceștia au reprezentat subcontractanți pentru proiectul KazSat-2. Acestea sunt companiile lider din industria spațială rusă: Centrul numit după. Hrunichev, care a dezvoltat și construit satelitul, biroul de proiectare Marte (specializat în domeniul navigației sateliților orbitali), precum și corporația Russian Space Systems, care dezvoltă software.

Întregul sistem este împărțit în două componente. Acesta este, de fapt, satelitul în sine și infrastructura de control la sol. Conform tehnologiei, mai întâi antreprenorul trebuie să demonstreze operabilitatea sistemului - aceasta este instalarea echipamentelor, depanarea, demonstrația funcţionalitate. După toate procedurile - pregătirea specialiștilor kazahi.

19. Centrul de comunicații spațiale din Akkola este unul dintre puținele locuri din țara noastră unde s-a dezvoltat un mediu electromagnetic favorabil. Nu există surse de radiații pe mai multe zeci de kilometri pe aici. Acestea pot provoca interferențe și pot interfera cu controlul satelitului. 10 antene parabolice mari sunt îndreptate către cer într-un singur punct. Acolo, la o distanță mare de suprafața Pământului - mai mult de 36 de mii de kilometri - atârnă un mic obiect artificial - satelitul de comunicații kazah KazSat-2.

Majoritatea sateliților moderni de comunicații sunt geostaționari. Acestea. orbita lor este construită în așa fel încât pare să plutească peste un punct geografic, iar rotația Pământului nu are practic niciun efect asupra acestei poziții stabile. Acest lucru vă permite să pompați volume mari de informații folosind un repetor la bord și să primiți cu încredere aceste informații în zona de acoperire de pe Pământ.

20. Un alt detaliu interesant. Conform regulilor internaționale toleranţă satelitul din punctul de repaus poate fi de maximum o jumătate de grad. Pentru specialiștii MCC, menținerea dispozitivului în parametrii specificați este o lucrare de bijuterii care necesită cele mai înalte calificări ale specialiștilor în balistică. Centrul va angaja 69 de persoane, dintre care 36 sunt specialisti tehnici.

21. Acesta este panoul de control principal. Pe perete este un monitor mare, unde se colectează toată telemetria, iar pe o masă semicirculară sunt mai multe calculatoare și telefoane. Totul pare a fi foarte simplu...

23. Victor Lefter, președintele Centrului Republican de Comunicații Spațiale:
- Vom extinde flotila kazahă la 3, 4 și poate chiar până la 5 sateliți. Acestea. astfel încât să existe o înlocuire constantă a dispozitivelor, să existe o rezervă, și pentru ca operatorii noștri să nu simtă o nevoie atât de urgentă de a folosi produse din alte țări. Astfel încât să ni se pună la dispoziție rezervele noastre.”

24. În prezent, rezervarea de control prin satelit se efectuează de la Moscova, unde centrul spațial poartă numele. Hrunicheva. Cu toate acestea, Centrul Republican pentru Comunicații Spațiale intenționează să rezerve un zbor de pe teritoriul Kazahstan. În acest scop, în prezent se construiește un al doilea centru de control. Acesta va fi situat la 30 de kilometri nord de Almaty.

25. Agenția Spațială Națională din Kazahstan intenționează să lanseze al treilea satelit, KazSat-3, în 2013. Contractul pentru dezvoltarea și producția sa a fost semnat în 2011 în Franța, la salonul aerospațial de la Le Bourget. Satelitul pentru Kazahstan este construit de academicianul Reshetnev NPO, care este situat în orașul rus Krasnoyarsk.

26. Interfață operator departamentul de control. Așa arată el acum.

În videoclip puteți vedea cum a fost lansat acest satelit.

Original luat de aici

Citiți comunitatea noastră și pe VKontakte, unde există o selecție uriașă de videoclipuri pe tema „cum se face” și pe Facebook.

Mai multe publicații online au scris despre Dmitri și despre realizarea sa, dar radioamatorul nu a avut timp să prindă febra stelelor. Și tot acest hype din mass-media îl supără mai mult decât îi face plăcere: „Nu sunt un erou, m-am săturat, să fiu sincer”. Cu toate acestea, realizările sale au fost apreciate de organizația de specialitate și, în viitorul apropiat, Dmitri se poate muta la Moscova pentru a lucra la Russian Space Systems OJSC.

- Dmitry, să începem imediat cu o infirmare sau o confirmare a zvonurilor: a existat o ofertă de la RKS?

Oh, nu-mi place acest subiect, sincer să fiu. Am citit și am auzit deja destule adresate mie. Ceea ce am făcut eu poate fi făcut, dacă nu de toată lumea, atunci de mulți. Și m-au făcut într-un fel de erou. Dar eu nu sunt așa. O sa explice.
În primul rând, nu-mi place publicitatea și cu cât mă cunosc mai puțin, cu atât mai bine. În al doilea rând, au făcut chiar așa senzație, spun ei, un tip din cutare și cutare sat a luat cutare și cutare (și mulți nici nu înțeleg despre ce vorbesc) și că acum l-a sunat și RKS. Aproape un complot pentru un film - provincialul a fost remarcat la Moscova și toată lumea a devenit fericită.
Ceea ce fac eu este făcut de oameni din toată țara și chiar din lume. Puteți suna pe oricare dintre ei. Doar că cazul meu a primit publicitate. Desigur, fotografia pe care am făcut-o ar fi greu de obținut pentru un radioamator fără experiență. Motivul este distanța dispozitivului; în cazul meu, din cauza distanței de la Cercul Arctic, dispozitivul era aproape la orizont.
Nu mă cert: am o vastă experiență în primirea, căutarea, identificarea și resuscitarea dispozitivelor. Și să faci o fotografie obișnuită nu este o problemă. Și cine știe despre capacitățile și experiența mea a râs. Dar din hype-ul de pe RuNet, un anumit traseu a apărut pe site-uri străine. Dar cooperez cu diverse universități și organizații private din întreaga lume și nu vreau să-mi stric deloc reputația. De ce să-l strice? Pentru că oamenii „științi” înțeleg că nu am făcut nimic special, iar zgomotul este ca și cum aș descoperi un nou corp ceresc în sistemul solar.
De exemplu, iată realizările pe care le consider cu adevărat importante: am identificat legendarul COSMOS 2499, am găsit dispozitivul WREN și încă câteva, am primit semnale de la Phobos-Grunt, care nu a zburat niciodată, și am resuscitat dispozitivul COMPAS (foto de mai jos). ).

Pe acest fundal, obținerea unei fotografii de pe un satelit meteorologic este un fleac.

Notă aut.: Este important să adăugăm aici că Dmitri a primit recunoștință de multe ori chiar și de la liderii de stat. De exemplu, de la Președintele Lituaniei, pentru că a fost unul dintre cei trei radioamatori care au primit un semnal de la primul lor satelit. Apoi a fost recunoştinţă din partea conducerii estoniene. Dmitry a condus în mod repetat sesiuni de comunicare cu astronauții pe ISS, indicativul său personal este R4UAB.

Dacă crezi din nou în mass-media, atunci de profesie Administrator de sistem, iar de vocație - radioamator. Povestește-ne despre copilăria ta, educația și alegerea profesiei.

Am absolvit Universitatea Națională de Cercetare Mordovian de Stat, numită după N.P. Ogarev, Facultatea de Inginerie Radio. Bunicul meu mi-a insuflat dragostea pentru ingineria radio. Îmi amintesc cum lipia microcircuite seara, am început să-i urmez exemplul. Și-a lipit primul post de radio la vârsta de 12 ani. Și era foarte mândru de ceea ce a făcut el însuși. După ce l-am instalat, am auzit vocile radioamatorilor - mai multe
10 game. Deoarece nu exista licență, puteam asculta doar voci. Îmi amintesc cât de încântat m-am simțit. Ulterior, au fost achiziționate walkie-talkie pentru copii, iar eu și prietenul meu am început să comunicăm folosindu-le. Și apoi, într-o zi, ni s-a alăturat altcineva.
La 17 ani am început să lucrez la o fabrică și cu primul meu salariu mi-am cumpărat primul post de radio purtabil din viața mea. Am primit o licență, un indicativ de apel, am intrat în emisie și l-am întâlnit pe radioamatorul lui Ruzaev.
În calitate de consultant pentru cercul pentru copii „Young Kulibins”, am stabilit o colaborare cu orașul științific Skolkovo (compania Dauria). Studenții la inginerie radio Ruzaevsky colectează informații despre locația navelor maritime și fluviale de la trei sateliți spațiali și le trimit companiei pentru procesare ulterioară. Pentru copii, aceasta este o experiență de neprețuit în lucrul cu echipamente radio.

- Cum sa întâmplat să lucrați ca administrator de sistem?

Și acum ajungem la cel mai interesant lucru - ce ai făcut atât de greu în rusă sisteme spațiale ai observat?

Nu am făcut nimic complicat. Orice radioamator cu cel puțin o oarecare experiență va putea primi imagini de la sateliții meteorologici.

Dacă nu este nimic complicat în aceste acțiuni ale tale, să descriem procedura pas cu pas, astfel încât oricine să poată vedea Pământul din spațiu sau să privească în adâncurile spațiului cosmic. La ce sateliți vă puteți conecta în principiu și care nu?

Cuvântul „conecta” nu este potrivit aici. Pur și simplu primim semnale care vin de la sateliți și apoi le procesăm folosind un software special și obținem rezultatul.
Pentru incepatori recomand cele mai simple echipamente: un receptor RTLSDR si o antena cvadrifilara. Prețul receptorului este de 1000 de ruble și puteți asambla singur antena, deși există și opțiuni „cumpărate din magazin”.
Pentru urmărirea sateliților, recomand programul Orbitron. Și pentru a nu vă încurca în numărul mare de sateliți, unde 90% nu funcționează, puteți instala actualizarea de pe serverul meu, unde întrețin toate dispozitivele funcționale și interesante.
Sunt descrise frecvențele de funcționare ale sateliților și modulația acestora.
Este găsit un program pentru adăugarea de frecvențe la programul Orbitron.
Dacă ați achiziționat un astfel de receptor, trebuie să îl conectați la programul Orbitron. Puteți citi cum să faceți acest lucru.
Conexiunea este necesară pentru a compensa efectul Doppler, deoarece satelitul se mișcă constant, astfel încât apare o schimbare de frecvență.

- Deci, succesul depinde de receptor și antenă. Ne puteți spune mai multe despre antenă - cum să o asamblați și cum să o configurați?

O antenă cu elicoidal cvadrifilară (QSA) este un sistem de antenă cu mai multe elemente, format din mai mulți emițători. Acești emițători pot fi conectați la un circuit de putere, care generează tensiuni excitante cu amplitudinile și fazele necesare la intrările emițătorilor elementari.

CSA are patru elemente, fiecare dintre ele fiind un conductor spiralat, care este excitat de la ieșirea unui circuit de alimentare cu bandă. În mod ideal, circuitul de putere produce unde incidente cu amplitudine egală și o schimbare de fază de 90 de grade.
Antena este formată din două cadre, rotite unul față de celălalt cu 90 de grade în fază. De aici polarizarea circulară și, deoarece sunt două elemente, câștigul este de 4-5 dB în funcție de raportul înălțime-lățime. De asemenea, antena se îndoaie în spirală, ca și cum ar fi înclinată, iar diagrama „se bomba” în sus. De fapt, modelul de directivitate al cadrului spiralat de sârmă se extinde spre bucla mai mică în același mod ca un reflector-director, în cazul nostru în sus. Dacă schimbați fazarea sursei de alimentare a antenei, modelul de radiație va fi același, dar emisfera va fi cu fața în jos. Drept urmare, avem o antenă foarte potrivită pentru comunicații prin satelit Diagrama sa este o emisferă îndreptată în sus. Nu este nevoie să-l rotiți, polarizarea este circulară și chiar și câștigul este de 4 dB. Și lățimea de bandă în gama VHF este foarte decentă.
Modelul direcțional al unei antene cvadrifilare și câștigul acesteia:

Forma generală

Reglarea antenei se reduce la întinderea/comprimarea cadrelor și a elementelor de probă cu 2 mm. O antenă asamblată corespunzător nu necesită aproape nicio ajustare. Iată câteva sfaturi pentru configurare. Ajustările trebuie făcute numai pe acoperiș (nu în interior). Baza pentru instalarea unei antene este un dielectric. Este indicat să faceți distanța față de obiectele metalice de cel puțin 3 metri.

Denumiri:
TC - cupru cositorit
FPE - polietilenă spumată fizic
PVC - clorură de polivinil
DF - folie de aluminiu cu două fețe pe bază de Mylar
Diagrama de atenuare RG-58 A/U:

Cartea „Știință simplă”

Aș dori să profit de această ocazie pentru a vă aminti că a patra carte din seria „Știință simplă” și un set științific al acesteia au fost publicate nu cu mult timp în urmă.

Lansarea satelitului în spațiu a marcat o nouă eră și a devenit o descoperire în domeniul tehnologiei și al astronauticii. Necesitatea creării unui satelit a fost determinată la începutul secolului al XX-lea. Cu toate acestea, încă de la început, au existat multe probleme pe calea lansării unui satelit în spațiul cosmic, la care au lucrat cei mai buni ingineri și oameni de știință. Aceste probleme au fost asociate cu necesitatea de a crea motoare care să poată funcționa în cele mai dificile condiții și, în același timp, trebuie să fie neobișnuit de puternice. Problemele au fost, de asemenea, asociate cu determinarea corectă a traiectoriei satelitului.

Deci, oamenii de știință sovietici au rezolvat problemele, iar pe 4 octombrie 1957, un satelit artificial a fost lansat cu succes în URSS, a cărui mișcare a fost urmărită de întreaga lume. Acest eveniment a devenit o descoperire globală și a marcat o nouă etapă, atât în știință în ansamblu, cât și în întreaga lume.

Transmisiune în direct a lansării Soyuz-Progress (misiune la ISS)

Probleme rezolvate prin satelit

Sarcinile rezolvate prin lansarea unui satelit pot fi definite astfel:

1. Studiul climei;

Toată lumea știe impactul pe care îl are clima asupra agriculturii și infrastructurii militare. Datorită sateliților, este posibil să se prezică apariția elementelor distructive și să se evite un număr mare de victime.

2. Studiul meteoriților;

Există un număr mare de meteoriți în spațiul cosmic, a căror greutate ajunge la câteva mii de tone. Meteoriții pot reprezenta un pericol nu numai pentru sateliți și nave spațiale, ci și pentru oameni. Dacă în timpul trecerii unui meteorit forța de frecare este mică, atunci partea nearse poate ajunge pe Pământ. Gama de viteză a meteoriților ajunge de la 1220 m/sec la 61000 m/sec.

3. Aplicarea difuzării de televiziune;

În prezent, rolul televiziunii este mare. În 1962, a fost lansat primul radiodifuzor de televiziune, datorită căruia lumea a văzut pentru prima dată filmări video peste Atlantic în câteva minute.

4. Sistem GPS.

GPS-ul joacă un rol important în aproape fiecare domeniu al vieții noastre. GPS-ul este împărțit în civil și militar. Reprezintă semnale electromagnetice emise în partea undelor radio a spectrului de către o antenă instalată pe fiecare dintre sateliți. Este format din 24 de sateliți care se află pe orbită la o altitudine de 20.200 km. Timpul orbital în jurul Pământului este de 12 ore.

Satelitul de telecomunicații „Arabsat-5B”

Lansarea Soyuz

Lansarea sateliților și punerea lor pe orbită

Pentru început, este important să desemnați calea de zbor a satelitului. La prima vedere, se pare că este mai logic să lansați racheta perpendicular (la cea mai mică distanță față de țintă), totuși, acest tip de lansare se dovedește a fi nerentabil, atât din punct de vedere ingineresc, cât și din punct de vedere economic. . Un satelit lansat vertical este afectat de forțele gravitaționale ale Pământului, care îl îndepărtează semnificativ de traiectoria desemnată, iar forța de tracțiune devine egală cu gravitația Pământului.

Pentru a evita căderea satelitului, acesta este mai întâi lansat pe verticală pentru a putea depăși straturile elastice ale atmosferei; un astfel de zbor continuă doar 20 km. Apoi, satelitul, folosind pilotul automat, se înclină și se deplasează orizontal spre orbită.

În plus, sarcina inginerilor este să calculeze traiectoria de zbor în așa fel încât viteza cheltuită pentru depășirea straturilor atmosferice, precum și consumul de combustibil, să fie doar câteva procente din viteza caracteristică.

De asemenea, este important în ce direcție să lansați satelitul. Când o rachetă este lansată în direcția de rotație a Pământului, are loc o creștere a vitezei, care depinde de locația lansării. De exemplu, la ecuator este maxim și se ridică la 403 m/s.

Orbitele sateliților sunt fie circulare, fie eliptice. Orbita va fi eliptică dacă viteza rachetei este mai mare decât viteza periferică. Punctul situat în cea mai apropiată poziție se numește perigeu, iar cel mai îndepărtat se numește apogeu.

Lansarea rachetei cu satelitul în sine se realizează în mai multe etape. Când motorul din prima etapă se oprește, unghiul de înclinare a vehiculului de lansare va fi de 45 de grade, la o altitudine de 58 km, apoi va fi separat. Motoarele din etapa a doua sunt pornite, cu un unghi de înclinare crescând. Mai departe, a doua etapă se separă la o altitudine de 225 km. Apoi, prin inerție, racheta ajunge la o altitudine de 480 km și ajunge într-un punct situat la o distanță de 1125 km de lansare. Apoi, motoarele din a treia etapă încep să funcționeze.

Întoarcerea satelitului pe pământ

Revenirea satelitului pe Pământ este însoțită de unele probleme asociate cu frânarea. Frânarea se poate face în două moduri:

Datorită rezistenței atmosferice. Viteza unui satelit care intră în atmosfera superioară va scădea, dar datorită formei sale aerodinamice va ricoșa înapoi în spațiul cosmic. După aceasta, satelitul își va reduce viteza și va intra mai adânc în atmosferă. Acest lucru se va întâmpla de mai multe ori. După reducerea vitezei, satelitul va coborî folosind aripi retractabile.
Motor rachetă automat. Motorul rachetei trebuie să fie îndreptat în direcția opusă mișcării satelitului artificial. La care se adauga aceasta metoda este că viteza de frânare poate fi reglată.

Concluzie

Deci, sateliții au intrat în viața umană în doar o jumătate de secol. Participarea lor ajută la explorarea unor noi spații exterioare. Un satelit, ca mijloc de comunicare neîntreruptă, ajută la o utilizare convenabilă viata de zi cu zi al oamenilor. Deschizând calea către spațiul cosmic, ele ne ajută să ne facem viața ceea ce sunt acum.

Dacă este eliberat în spatiu deschis Dacă un membru al echipajului ISS a luat cu el o cutie mică și apoi a aruncat-o în spațiu, asta nu înseamnă deloc că stația este în curs de curățenie generală. Cel mai probabil, un satelit foarte mic a pornit pe calea sa orbitală. Lansarea nanosateliților a devenit, dacă nu ieftină, atunci deja o plăcere relativ accesibilă, iar studenții și chiar iubitorii de truse de construcție DIY s-au alăturat explorării spațiului.

Oleg Makarov

Un satelit mare serios, de exemplu, unul dintre cei care servesc sistem GPS, cântărește una și jumătate până la două tone, iar costul producției și lansării sale pe orbită depășește 100 de milioane de dolari.Prețurile sunt astronomice și nu se poate face nimic în acest sens - chiar și un kilogram de lut trimis în spațiu va deveni, aproape fără exagerare, aur. Dar dacă aceste kilograme de ceva nu sunt atât de mult, atunci lansarea unei nave spațiale poate deveni un eveniment mult mai prietenos cu bugetul.

Primul satelit artificial al Pământului din lume, deși nu conținea decât un transmițător radio, cântărea respectabil 83,6 kg. De atunci, electronica a făcut un pas înainte, miniaturizată de ordine de mărime, iar acum sateliții care cântăresc de la câteva kilograme la câteva grame pot fi, după cum se dovedește, destul de funcționali. De îndată ce acest lucru a devenit clar, explorarea spațiului a încetat să mai fie apanajul exclusiv al departamentelor guvernamentale și al uriașelor corporații de rachete și spațiale: venise vremea construcției de sateliți pentru studenți și amatori, cu care al doilea val de romantism spațial se ridica treptat. Și acest val nu a ocolit nici Rusia.

CubeSat (Cube Satellite) este un nanosatelit dezvoltat de Universitatea Politehnică de Stat din California și Universitatea Stanford special pentru experimente de studenți și amatori în spațiu. Dimensiunile sale sunt 10 x 10 x 10 cm iar greutatea sa este de 1,3 kg. În zilele noastre, un kit de asamblare a nanosateliților poate fi achiziționat de la un magazin.

S-au găsit unul pe altul

Vă puteți imagina acum 20-40 de ani că crearea unei nave spațiale orbitale va deveni subiectul muncii studenților? Astăzi, studenții Departamentului de Proiectare Echipamente Electronice de Calcul din South-West universitate de stat(Kursk) creează echipamente pentru trimiterea pe orbită. „Nu suntem singura universitate din Rusia unde se dezvoltă sateliți”, spune profesorul asociat Valeryan Pikkiev, șeful Centrului pentru Dezvoltarea navelor spațiale mici. — Există dispozitive fabricate la MSTU. Bauman, Universitatea de Stat din Moscova, Academia Spațială Militară numită după. A.F. Mozhaisky, totuși, aceasta este încă o muncă profesională serioasă, în care este implicat întregul potențial științific al universităților noastre de vârf. Avem atât echipamentul, cât și experimentele care vor fi efectuate folosind acest echipament - totul este inventat chiar de elevi.”

Departamentul de proiectare a calculatoarelor electronice de la Universitatea de Stat de Sud-Vest a fost creat în 1965 și a fost implicat în dezvoltarea diferitelor componente electronice pentru întreprinderile interne, inclusiv dispozitive militare. Printre acestea s-au numărat vacuometre - dispozitive pentru măsurarea concentrației de particule în medii rarefiate. Aceste dispozitive au trezit interesul întreprinderilor din industria rachetelor și spațiale - NPO im. Lavochkin și RSC Energia.

Zburând într-un costum vechi

Până atunci, Energia avea deja propriul program de creare și lansare de sateliți mici. „Totul a început în urmă cu 15 ani”, spune Serghei Samburov, specialist principal la RSC Energia. — În 1997, cosmonautul Valery Polyakov și-a propus să sărbătorească cea de-a 40-a aniversare a primului satelit lansând o copie mai mică a acestuia. Propunerea a fost acceptată, iar școlari din Kabardino-Balkaria și Reuniunea Franceză au luat parte la crearea aparatului (deși simbolic). Satelitul nu numai că arăta ca prototipul său, ci și-a reprodus și „umplutura”, inclusiv transmițătorul de semnal „bip-bip-bip”. Desigur, un transportator separat nu a fost folosit pentru acest dispozitiv - a fost livrat de nava spațială Progress la stația orbitală Mir și acolo, în timpul unei plimbări spațiale planificate, a fost „aruncat” în spațiul cosmic.

Lansarea unei copii mai mici a primului satelit a provocat o adevărată agitație în rândul radioamatorilor din întreaga lume, în special printre cei care și-au amintit cu nostalgie de tinerețe și semnalul radio al satelitului din 1957. S-a decis continuarea subiectului, iar anul următor a fost lansat un alt satelit de radio amator, care a difuzat melodii și s-a adresat publicului planetei Pământ pe limbi diferite. Tehnologia de lansare a sateliților din stațiile orbitale a fost îmbunătățită, iar în 2002, RSC Energia, împreună cu Institutul de Cercetări Spațiale, a trimis pe orbită un mic aparat Hummingbird cu echipamente științifice. L-au lansat astfel: când Progress s-a deconectat de la ISS, trapa lui a rămas deblocată. În interiorul navei a fost instalat un container care, atunci când cordonul de prindere a fost ars de un squib, a tras literalmente un satelit.

Și în 2006, RSC Energia, împreună cu reprezentanții corporației americane de radio amatori AMSAT, au dat naștere unuia dintre cele mai originale proiecte din istoria explorării spațiului. S-a hotărât realizarea unui nou satelit radio amator bazat pe costumul spațial uzat Orlan-M, care a fost folosit ca platformă pentru montarea echipamentelor livrate ISS. Nu a existat niciun echipament științific pe satelitul Radioskaf-1 (aka SuitSat-1) - doar antene (montate pe cască), o stație de radio, o unitate de vorbire digitală pentru difuzare programe de sunet, doua camere (digitale si film) si o baterie. Este interesant că bateria standard a costumului spațial nu s-a potrivit - este proiectată pentru un număr mic de cicluri de încărcare-descărcare, iar un satelit care suferă schimbări de temperatură pe orbită de la minus 100 la plus 100 de grade Celsius ar consuma resursele unui astfel de un dispozitiv foarte repede. Mai mult, Radioskaf-1 nu avea panouri solare și se baza doar pe durata de viață a bateriei. În februarie, cosmonautul ISS Valery Tokarev, plecând în spațiul cosmic, și-a împins vechiul costum spațial cu umplutură nouă, iar satelitul a pornit într-o misiune de două săptămâni.

Skaf și dulap

În ciuda întregului exotism al proiectului, costumul spațial s-a dovedit a fi o platformă foarte interesantă pentru sateliții mici. În primul rând, nu trebuie să fie livrat la ISS, deoarece a fost deja livrat acolo. În al doilea rând, forma alungită deschide posibilitatea stabilizării pasive datorită distribuției neuniforme a sarcinii (partea mai grea va „gravita” întotdeauna spre Pământ, iar satelitul nu se va roti în jurul axei sale). În cele din urmă, costumul conține un cilindru care poate conține oxigen sau alt gaz sub o presiune de 100 atm. Acesta poate fi folosit pentru a desfășura elementele gonflabile ale satelitului.

Totuși, în timp ce RSC Energia maturiza planul pentru Radioscaphe-2 - din nou bazat pe un costum spațial - a apărut o problemă. Un alt costum spațial vechi pe care doreau să monteze un satelit a trebuit să fie aruncat din ISS, fără a aștepta ca echipamentul pentru al doilea satelit să fie gata: spațiul era limitat. „Nu puteam aștepta încă cinci ani ca noul costum spațial care l-a înlocuit pe cel vechi să îmbătrânească”, spune Serghei Samburov. „De aceea, așa cum glumim, a trebuit să facem un „Cabinet radio” în loc de un „Cabinet radio”, adică o structură sub forma unui paralelipiped dreptunghic cu dimensiuni de 500 x 500 x 300 mm. Proiectul a fost programat să coincidă cu aniversarea a jumătate de secol de la zborul lui Gagarin, iar dispozitivul în sine a fost numit „Kedr” în onoarea indicativului primului cosmonaut al planetei. Mai avea și un alt nume - ARISSat-1, după numele asociației internaționale a radioamatorilor care lucrează cu sateliți lansati de pe ISS. Satelitul a fost realizat în cooperare internațională, dar și pentru prima dată, Departamentul de Proiectare a Sistemelor Electronice de Calcul al Universității de Stat Sud-Vest, care a devenit partener deplin al proiectului Radioscaf în 2010, a participat activ la crearea acestuia. Aici au fost utile echipamentele științifice proiectate de studenții de la Kursk - aceleași vacuometre. Desigur, creatorii „Cedar” nu au uitat de radioamatorii, pentru care mesajele au fost difuzate în diferite limbi ale lumii. Satelitul a fost trimis pe orbită de pe ISS pe 3 august 2011 și și-a încheiat cu succes misiunea, în special prin măsurarea densității particulelor în spațiul fără aer la orbite de diferite altitudini.

Nanosatelit peste Anzi

„Continuăm să lucrăm la programul Radioscaf în colaborare cu RSC Energia, care ne finanțează parțial activitățile și preia lansarea aparatelor radio pentru studenți și amatori în cadrul programe proprii experimente”, spune Valeryan Pikkiev. — Facem următorul satelit, Chaski-1, împreună cu studenții de la Universitatea Tehnică din Peru. Acesta va fi un satelit în popularul nanoformat CubeSat din lume (un cub cu laturile de 10 cm, greutate 1,3 kg). Nu va exista echipament științific pe dispozitiv, dar intenționăm să testăm cadre special concepute care să permită stabilizarea pasivă a satelitului de-a lungul liniilor. camp magnetic Pământ. În plus, camerele de joasă rezoluție vor fi instalate pe Chaski-1. Acestea vă vor permite să faceți fotografii ale suprafeței pământului (două camere în spectrul vizibil, două în infraroșu), imaginile de la acestea vor fi disponibile radioamatorilor. De asemenea, vom elabora linia de comandă la o frecvență de 144, 430 MHz. Toate acestea ne vor permite să lansăm echipamente științifice în următorul satelit comun - în special, o nouă generație a vacuometrelor noastre, care sunt acum capabile să înregistreze nu numai concentrația particulelor, ci și să determine natura acestora.

Unde să arunci - aceasta este întrebarea

Desigur, nanosateliții pot fi lansați în diferite moduri. Există o opțiune de a plasa o casetă cu sateliți între a doua și a treia etapă a unei rachete care lansează, de exemplu, un satelit de comunicații greu pe orbită. Conceptele sunt în curs de dezvoltare pentru o lansare de aeronave-rachetă în două etape, similar proiectului LauncherOne al lui Virgin Galactic. Totuși, atâta timp cât ISS există, va reprezenta poate cea mai fiabilă platformă pentru astfel de lansări, iar în acest scop este folosită atât de cosmonauții ruși, cât și de astronauții din Statele Unite și Japonia. Totuși, și aici factorul uman poate fi minimizat.

Istoria construcției de sateliți de radio amatori și studenți ruși a început în 1996, când, la inițiativa cosmonautului Valery Polyakov, a fost lansată o copie mică a primului satelit din lume de la stația Mir. Zborul a stârnit un mare interes în rândul radioamatorilor din întreaga lume.

„În prezent, ca parte a programului nostru, facem un tun pentru lansarea de sateliți mici”, spune Serghei Samburov. „Va fi o cutie de mărimea unei cutii de pantofi, iar înăuntru va fi un arc care, la comandă, va împinge satelitul la momentul potrivit. Și acest lucru nu este atât de simplu în realitate, deoarece dispozitivul trebuie lansat în direcția corectă, dându-i rotație. Dacă pur și simplu aruncați satelitul departe de stație, atunci, conform legilor balisticii, se va întoarce la stație. Trebuie să aruncați de-a lungul vectorului de mișcare sau împotriva vectorului, dar nu puteți arunca de-a lungul vectorului, deoarece atunci satelitul se va ridica pe o orbită mai înaltă și va zbura deasupra stației, iar dacă stația își corectează orbita, poate o coliziune. apar. Probabilitatea este mică, dar există. Trebuie să arunci împotriva vectorului, apoi dispozitivul intră sub stație, apoi îl depășește și nu se va mai ciocni niciodată de el.” Tehnica de lansare manuală a unui satelit este destul de complexă și chiar și pe Pământ, cosmonauții o practică în timpul antrenamentului într-un bazin hidro. Dacă este creat dispozitiv automatîmpușcând sateliți, echipajul va trebui să facă exact două lucruri: să tragă dispozitivul în spațiu și apoi, la întoarcerea la stație, să dea comanda de lansare.

Util și sigur

Astăzi, RSC Energia a creat o divizie specială dedicată navelor spațiale mici. Scopul principal al activităților sale este educațional. „Studenții care au luat parte la crearea de nave spațiale în timpul studiilor vor veni la noi ca specialiști cu experiență în proiectare practică. Acest lucru este foarte important pentru noi”, spune Serghei Samburov. „În plus, nu trebuie să ne gândim că sateliții mici sunt potriviți doar pentru antrenament și hobby-uri. Acestea pot fi folosite pentru a testa tehnologiile de mișcare și manevrare, sisteme de stabilizare și funcționarea noilor dispozitive pentru sarcini destul de serioase. Și cu costul relativ scăzut al acestor dispozitive, costul unei erori este mai mic, ceea ce altfel ar putea ruina un satelit sau o sondă mare și costisitoare.”

Singura întrebare care rămâne este dacă nebunia globală pentru nanosateliți va deveni un alt factor de poluare a spațiului din apropierea Pământului - la urma urmei, există deja suficiente resturi spațiale pe orbită. „Nu este nimic de care să vă faceți griji”, explică Valeryan Pikkiev. — Sateliții amatori nu sunt sateliți orbitali cu viață lungă. De la înălțimea ISS (aproximativ 400 km), sateliții noștri zboară spre straturile dense ale atmosferei doar șase luni. În plus, le facem din materiale care ard ușor din cauza frecării cu aerul, astfel încât niciuna dintre creațiile noastre să nu cadă vreodată în capul nimănui.