Cum să lansezi sateliți. Astronautici amatori

"O persoană trebuie să se ridice deasupra Pământului - în atmosferă și dincolo - pentru că numai în acest fel va înțelege pe deplin lumea în care trăiește."

Socrate a făcut această observație cu secole înainte ca oamenii să lanseze cu succes obiectul pe orbita Pământului. Și totuși, filosoful grec vechi pare să fi realizat cât de valoroasă poate fi o vedere din spațiul exterior, deși nu știa deloc cum să realizeze acest lucru.

Acest concept - despre cum să aducem un obiect „în atmosferă și nu numai” - a trebuit să aștepte până când Isaac Newton a publicat celebrul său experiment gânditor cu o bulă de tun în 1729. Arată ceva astfel:

„Imaginează-ți că ai așezat un tun deasupra unui munte și l-ai împușcat pe orizontală. Bileta de tun se va deplasa paralel cu suprafața Pământului pentru ceva timp, dar în cele din urmă va genera gravitație și va cădea pe Pământ. Acum imaginați-vă că continuați să adăugați praf de armă la armă. Cu explozii suplimentare, miezul va călători din ce în ce mai departe până când va cădea. Adăugați cantitatea potrivită de praf de pușcă și dați nucleului o accelerație corectă și acesta va zbura constant în jurul planetei, căzând mereu în câmpul gravitațional, dar niciodată nu va ajunge pe pământ.

În octombrie 1957, Uniunea Sovietică a confirmat în sfârșit acțiunea lui Newton, lansând Sputnik-1, primul satelit artificial de pe orbita Pământului. Aceasta a inițiat o cursă spațială și numeroase lansări de obiecte care erau destinate să zboare în jurul Pământului și alte planete ale sistemului solar. De la lansarea Sputnik, unele țări, majoritatea SUA, Rusia și China, au lansat peste 3.000 de sateliți în spațiu. Unele dintre aceste obiecte create de oameni, precum ISS, sunt mari. Alții se potrivesc perfect într-un piept mic. Datorită sateliților, primim prognoze meteo, privim TV, navigăm pe internet și efectuăm apeluri telefonice. Chiar și acei sateliți, a căror muncă nu o simțim și nu o vedem, sunt perfect în favoarea armatei.

Desigur, lansarea și operarea sateliților au dus la probleme. Astăzi, având în vedere mai mult de 1000 de sateliți care funcționează pe orbita Pământului, cea mai apropiată regiune spațială a devenit mai plină de viață decât un oraș mare la ora de vârf. Adăugați la acest echipament care nu funcționează, sateliți abandonați, piese de hardware și fragmente din explozii sau coliziuni care umplu cerul cu echipamente utile. Aceste resturi orbitale, despre care am acumulat de-a lungul anilor, reprezintă o amenințare serioasă pentru sateliții care circulă în prezent pe Pământ, precum și pentru viitoarele lansări cu echipaj și fără echipaj.

În acest articol, vom intra în vizorul unui satelit obișnuit și vom privi în ochii lui pentru a vedea priveliștile planetei noastre la care Socrate și Newton nici măcar nu au putut visa. Dar mai întâi, să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care, de fapt, satelitul este diferit de celelalte obiecte cerești.

- acesta este orice obiect care se mișcă de-a lungul unei curbe în jurul planetei. Luna este un satelit natural al Pământului, de asemenea, lângă Pământ există mulți sateliți realizați de mâini umane, ca să zic așa, artificiale. Calea pe care o urmează 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 gravitația există între oricare două obiecte din univers. Dacă această forță nu ar exista, sateliții care zboară în apropierea planetei și-ar continua mișcarea cu o viteză și într-o singură direcție - într-o linie dreaptă. Această linie dreaptă este calea inerțială a satelitului, care, însă, este echilibrată de o puternică atracție gravitațională îndreptată spre centrul planetei.

Uneori, orbita satelitului arată ca o elipsă, un cerc aplatizat care trece în jurul a două puncte cunoscute sub numele de trucuri. În acest caz, toate aceleași legi ale mișcării funcționează, cu excepția faptului că planetele sunt situate într-unul dintre trucuri. Drept urmare, forța netă aplicată satelitului nu trece uniform pe întreaga sa cale, iar viteza satelitului este în continuă schimbare. Se mișcă rapid atunci când este cel mai aproape de planetă - în punctul de perigeiu (nu trebuie confundat cu perihelio) și mai lent când este mai departe de planetă - în punctul de apogeu.

Sateliții au o varietate de forme și dimensiuni și îndeplinesc o mare varietate de sarcini.

Sateliții meteorologici ajută meteorologii să prezică vremea sau să vadă ce se întâmplă cu acesta în acest moment. Satelitul geostationar operațional de mediu (GOES) oferă un exemplu bun. Acești sateliți includ, de obicei, camere care arată vremea Pământului.
Sateliții de comunicare permit transmiterea conversațiilor telefonice prin satelit. Cea mai importantă caracteristică a unui satelit de comunicare este un transponder - un radio care primește o conversație la o frecvență, apoi o amplifică și o transmite înapoi pe Pământ cu o frecvență diferită. De obicei, un satelit conține sute sau mii de transpondere. Sateliții de comunicare sunt de obicei geosincroni (mai multe despre acest lucru mai târziu).
Satelitele de televiziune transmit semnale de televiziune dintr-un punct în altul (similar cu sateliții de comunicare).
Sateliții științifici, precum Telescopul spațial Hubble, îndeplinesc tot felul de misiuni științifice. Ei urmăresc totul, de la petele solare la razele gamma.
Satelitele de navigație ajută zborurile și navele navigabile. Satelitele GPS NAVSTAR și GLONASS sunt reprezentanți de excepție.
Sateliții de salvare răspund la semnalele de primejdie.
Satelitele de observare a Pământului notează schimbări - de la temperatură la capacele de gheață. Cea mai cunoscută este seria Landsat.

Sateliții militari sunt și ei pe orbită, dar cea mai mare parte a muncii lor rămâne un mister. Aceștia pot transmite mesaje criptate, monitoriza armele nucleare, mișcările inamice, avertizează despre lansările de rachete, pot asculta radioul terestru, pot efectua supraveghere și mapare radar.

Când au fost inventate sateliții?

Este posibil ca Newton să fi lansat sateliți în fanteziile sale, dar înainte de a realiza acest fapt, a trecut mult timp. Unul dintre primii vizionari a fost scriitorul de science-fiction Arthur Clark. În 1945, Clark a sugerat ca satelitul să poată fi pus pe orbită, astfel încât să se deplaseze în aceeași direcție și cu aceeași viteză cu Pământul. Așa-numiții sateliți geostaționari ar putea fi folosiți pentru comunicații.

Oamenii de știință nu l-au înțeles pe Clark - până la 4 octombrie 1957. Apoi, Uniunea Sovietică a lansat pe orbita Pământului Sputnik-1, primul satelit artificial. Sputnik-ul avea 58 de centimetri în diametru, cântărea 83 de kilograme și era realizat sub formă de bilă. Deși aceasta a fost o realizare remarcabilă, conținutul Sputnik a fost slab la standardele de astăzi:

termometru
acumulator
emițător radio
gaz de azot care era sub presiune în interiorul satelitului

La exteriorul Sputnik, patru antene cu pini au fost transmise la o frecvență de undă scurtă deasupra și sub standardul actual (27 MHz). Stațiile de urmărire de pe Pământ au surprins semnalul radio și au confirmat că satelitul mic a supraviețuit lansării și a pornit cu succes în jurul planetei noastre. O lună mai târziu, Uniunea Sovietică a lansat pe orbită Sputnik-2. În capsulă se afla câinele Laika.

În decembrie 1957, disperați să țină pasul cu adversarii lor în Războiul Rece, oamenii de știință americani au încercat să pună satelitul pe orbită împreună cu planeta Vanguard. Din păcate, rachetă s-a prăbușit și s-a ars la faza de decolare. La scurt timp, la 31 ianuarie 1958, Statele Unite au repetat succesul URSS adoptând planul lui Werner von Braun, care consta în lansarea satelitului Explorer-1 cu S.U.A. Redstone. Explorer-1 a purtat instrumente pentru detectarea razelor cosmice și a descoperit în timpul unui experiment de James Van Allen de la Universitatea din Iowa că razele cosmice sunt mult mai mici decât se așteptau. Aceasta a dus la descoperirea a două zone toroidale (denumite în final după numele lui Van Allen) pline cu particule încărcate captate de câmpul magnetic al Pământului.

Încurajați de aceste succese, unele companii au început să dezvolte și să lanseze sateliți în anii 60. Unul dintre ei a fost Hughes Aircraft cu inginerul de stele Harold Rosen. Rosen a condus echipa care întruchipa ideea lui Clark - un satelit de comunicații plasat pe orbita Pământului, astfel încât să poată reflecta undele radio dintr-un loc în altul. În 1961, NASA a semnat un contract cu Hughes pentru a construi o serie de sateliți Syncom (comunicații sincrone). În iulie 1963, Rosen și colegii săi au văzut cum Syncom-2 a decolat în spațiu și a intrat pe o orbită geosincronă aspră. Președintele Kennedy a folosit noul sistem pentru a vorbi cu primul ministru al Nigeria în Africa. Curând, a decolat și Syncom-3, care de fapt ar putea transmite un semnal de televiziune.

Epoca sateliților a început.

Care este diferența dintre resturile satelitului și spațiul?

Tehnic, un satelit este orice obiect care se învârte în jurul unei planete sau al unui corp celest mai mic. Astronomii clasifică lunile ca sateliți naturali, iar de-a lungul anilor au întocmit o listă de sute de astfel de obiecte care orbitează planetele și planetele pitice ale sistemului nostru solar. De exemplu, au numărat 67 de luni de Jupiter. Și totuși.

Obiectele tehnogene precum Sputnik și Explorer pot fi, de asemenea, clasificate ca sateliți, deoarece ei, ca lunile, gravitează în jurul planetei. Din păcate, activitatea umană a dus la apariția unei cantități uriașe de gunoi pe orbita Pământului. Toate aceste piese și resturi se comportă ca niște rachete mari - se învârt în jurul planetei cu viteză mare, într-un mod circular sau eliptic. Într-o interpretare strictă a definiției, fiecare astfel de obiect poate fi definit ca un satelit. Dar astronomii, de regulă, consideră ca sateliți acele obiecte care îndeplinesc o funcție utilă. Molozul și alte gunoi se încadrează în categoria resturilor orbitale.

Resturile orbitale provin din multe surse:

Explozie rachetă care produce cea mai mare deșeuri.
Astronautul și-a relaxat mâna - dacă astronautul repara ceva în spațiu și lipsește o cheie, el este pierdut pentru totdeauna. Cheia intră pe orbită și zboară cu o viteză de aproximativ 10 km / s. Dacă lovește o persoană sau un satelit, rezultatele pot fi dezastruoase. Obiectele mari, precum ISS, sunt o țintă mare pentru resturile spațiale.
Articole aruncate. Piese ale containerelor de lansare, capace pentru lentile pentru camere și așa mai departe.

NASA a lansat un satelit special numit LDEF pentru a studia efectele pe termen lung ale unei coliziuni cu resturile spațiale. Pe parcursul a șase ani, instrumentele prin satelit au înregistrat aproximativ 20.000 de coliziuni, unele dintre ele fiind cauzate de micrometeorite, iar altele de resturi orbitale. Oamenii de știință NASA continuă să analizeze datele LDEF. Dar în Japonia există deja o rețea uriașă pentru capturarea deșeurilor spațiale.

Ce se află în interiorul unui satelit obișnuit?

Sateliții au diferite forme și dimensiuni și îndeplinesc multe funcții diferite, dar toate, în principiu, sunt similare. Toate au un cadru metalic sau compozit și un corp, pe care inginerii de limbă engleză îl numesc autobuzul, iar rușii - platforma spațială. Platforma spațială reunește totul și oferă suficiente măsuri pentru ca instrumentele să supraviețuiască lansării.

Toți sateliții au o sursă de energie (de obicei panouri solare) și baterii. Schițele panourilor solare vă permit să încărcați bateriile. Sateliții mai noi includ celulele de combustibil. Energia sateliților este foarte costisitoare și extrem de limitată. Bateriile nucleare sunt utilizate frecvent pentru a trimite sonde spațiale către alte planete.

Toți sateliții au un computer de bord pentru monitorizarea și monitorizarea diferitelor sisteme. Toată lumea are radio și antenă. Cel puțin, majoritatea sateliților au un emițător radio și un receptor radio, astfel încât echipajul echipajului de la sol poate solicita informații despre starea satelitului și observa. Mulți sateliți permit o mulțime de lucruri diferite: de la schimbarea orbitei la reprogramarea unui sistem informatic.

Așa cum v-ați aștepta, să alăturați toate aceste sisteme nu este o sarcină ușoară. Este nevoie de ani. Totul începe cu determinarea scopului misiunii. Determinarea parametrilor acestuia permite inginerilor să asambleze instrumentele necesare și să le instaleze în ordinea corectă. Odată ce specificația este aprobată (și bugetul), începe asamblarea satelitului. Are loc într-o cameră curată, într-un mediu steril, care vă permite să mențineți temperatura și umiditatea dorită și să protejați satelitul în timpul dezvoltării și asamblării.

Sateliții artificiali sunt de obicei făcuți la comandă. Unele companii au dezvoltat sateliți modulari, adică proiectări, a căror asamblare permite instalarea de elemente suplimentare conform specificației. De exemplu, sateliții Boeing 601 aveau două module de bază - un șasiu pentru transportul subsistemului motor, electronice și baterii; și un set de rafturi celulare pentru depozitarea echipamentelor. Această modularitate permite inginerilor să asambleze sateliți nu de la zero, ci din piesa de prelucrat.

Cum sunt lansați sateliții pe orbită?

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

În majoritatea lansărilor prin satelit, racheta se lansează direct în sus, ceea ce îi permite să treacă mai rapid printr-un strat gros al atmosferei și să minimizeze consumul de combustibil. După decolarea rachetei, mecanismul de control al rachetei utilizează un sistem de ghidare inerțială pentru a calcula ajustările necesare la duza rachetei pentru a asigura înclinarea dorită.

După ce racheta intră în aerul răcit, la o înălțime de aproximativ 193 de kilometri, sistemul de navigație eliberează rachete mici, ceea ce este suficient pentru a rambursa racheta într-o poziție orizontală. După aceea, un satelit este lansat. Rachete mici sunt lansate din nou și oferă o diferență între distanța dintre rachetă și satelit.

Viteza orbitala si altitudinea

Racheta trebuie să ridice viteza 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 un satelit are nevoie pe orbită. Nu evită gravitația Pământului, ci se află într-o stare de echilibru. Viteza orbitală este viteza necesară pentru a menține un echilibru între atracția gravitațională și mișcarea inerțială a unui satelit. Aceasta este de aproximativ 27 359 de kilometri pe oră la o altitudine de 242 de kilometri. Fără gravitație, inerția ar fi dus satelitul în spațiu. Chiar și cu gravitație, dacă satelitul se mișcă prea repede, acesta va fi dus în spațiu. Dacă satelitul se mișcă prea încet, gravitația îl va trage înapoi pe Pământ.

Viteza orbitală a satelitului depinde de înălțimea sa de deasupra Pământului. Cu cât este mai aproape de Pământ, cu atât viteza este mai rapidă. La o altitudine de 200 de kilometri, viteza orbitală este de 27.400 de kilometri pe oră. Pentru a menține orbita la o altitudine de 35.786 de kilometri, satelitul trebuie să circule cu o viteză de 11.300 de kilometri pe oră. Această viteză orbitală permite satelitului să facă un singur zbor în 24 de ore. Deoarece Pământul se rotește și 24 de ore, satelitul la o altitudine de 35.786 de kilometri se află într-o poziție fixă \u200b\u200bîn raport cu suprafața Pământului. Această poziție se numește geostationar. Orbita geostationară este ideală pentru sateliții meteorologici și de comunicații.

În general, cu cât orbita este mai mare, cu atât satelitul poate rămâne pe ea. La mică altitudine, satelitul se află în atmosfera pământului, ceea ce creează rezistență. La o altitudine mare, practic nu există rezistență și un satelit, precum luna, poate fi pe orbită de secole.

Tipuri de sateliți

Pe pământ, toți sateliții arată la fel - cutii sau butelii strălucitoare decorate cu aripi din panouri solare. Dar în spațiu, aceste mașini stângace se comportă foarte diferit în funcție de calea de zbor, altitudine și orientare. Drept urmare, clasificarea sateliților se transformă într-o problemă complicată. O abordare este de a determina orbita dispozitivului în raport cu planeta (de obicei Pământ). Reamintim că există două orbite principale: circulară și eliptică. Unii sateliți pornesc într-o elipsă, apoi intră pe o orbită circulară. Alții se deplasează pe o cale eliptică cunoscută sub numele de orbita Fulgerului. Aceste obiecte, de regulă, circulă de la nord la sud prin stâlpii Pământului și completează un zbor complet în 12 ore.

Sateliții cu orbita polară trec, de asemenea, prin poli cu fiecare revoluție, deși orbitele lor sunt mai puțin eliptice. Orbitele polare rămân fixate în spațiu în timp ce Pământul se rotește. Drept urmare, cea mai mare parte a Pământului trece pe sub un satelit pe orbita polară. Deoarece orbitele polare oferă o acoperire excelentă a planetei, acestea sunt folosite pentru cartografiere și fotografie. Cei care privesc, de asemenea, se bazează pe o rețea globală de sateliți polari care zboară pe globul nostru în 12 ore.

Sateliții pot fi, de asemenea, clasificați după înălțimea lor deasupra suprafeței pământului. Pe baza acestei scheme, există trei categorii:

Orbită de pământ joasă (DOE) - sateliții DOE ocupă o suprafață de spațiu de la 180 la 2000 de kilometri deasupra Pământului. Sateliții care se apropie de suprafața Pământului sunt ideali pentru observare, în scopuri militare și pentru colectarea informațiilor meteo.
Orbita Pământului Mijlociu (COO) - 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 - 13 900 km / h.
Orbita geostationară (geosincronă) - sateliții geostaționari se mișcă în jurul Pământului la o altitudine care depășește 36.000 km și cu aceeași viteză de rotație ca planeta. Prin urmare, sateliții din această orbită sunt întotdeauna poziționați în același loc pe Pământ. Mulți sateliți geostaționari zboară în jurul ecuatorului, ceea ce a creat multe „blocaje de trafic” în această regiune a spațiului. Câteva sute de sateliți de televiziune, comunicare și vreme folosesc orbita geostationară.

Și în final, vă puteți gândi la sateliți în sensul în care „caută”. Majoritatea obiectelor trimise în spațiu în ultimele decenii, privesc Pământul. Acești sateliți au camere și echipamente care pot vedea lumea noastră la diferite lungimi de undă ale luminii, ceea ce vă permite să vă bucurați de vederea impresionantă în culorile ultraviolete și infraroșii ale planetei noastre. Mai puțini sateliți își îndreaptă privirea către un spațiu în care observă stele, planete și galaxii și, de asemenea, scanează obiecte precum asteroizi și comete care se pot ciocni cu Pământul.

Sateliti celebri

Până de curând, sateliții au rămas dispozitive exotice și de top-secret, care au fost utilizate mai ales în scopuri militare pentru navigație și spionaj. Acum au devenit o parte integrantă din viața noastră de zi cu zi. Mulțumită lor, vom afla prognoza meteo (deși previziunile meteorologice sunt cât de des greșite). Ne uităm la televizor și lucrăm cu internetul și datorită sateliților. GPS-ul în mașinile și smartphone-urile noastre vă permite să ajungeți la locul potrivit. Merită să vorbim despre contribuția neprețuită a telescopului Hubble și activitatea astronauților la ISS?

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

Sateliții Landsat fotografiază Pământul încă de la începutul anilor ’70, iar în ceea ce privește observațiile suprafeței Pământului, sunt deținători de înregistrări. Landsat-1, cunoscut la un moment dat ca ERTS (Earth Resources Technology Satellite) a fost lansat pe 23 iulie 1972. El a purtat două instrumente principale: o cameră foto și un scaner multispectral, create de compania de avioane Hughes și capabile să înregistreze date în verde, roșu și două spectre infraroșii. Satelitul a realizat astfel de imagini superbe și a fost considerat atât de reușit încât a urmat o serie întreagă. NASA a lansat ultimul Landsat-8 în februarie 2013. Doi senzori care monitorizează Pământul au zburat pe acest dispozitiv, operațional Land Imager și Thermal Infrared Sensor, colectând imagini multispectrale ale regiunilor de coastă, gheață polară, insule și continente.
Satelitele geostatice operaționale de mediu (GOES) circulă deasupra Pământului într-o orbită geostationară, fiecare responsabil pentru o parte fixă \u200b\u200ba globului. Acest lucru permite sateliților să monitorizeze îndeaproape atmosfera și să detecteze modificările condițiilor meteorologice care pot duce la tornade, uragane, inundații și furtuni. Satelitele sunt de asemenea utilizate pentru a estima cantitatea de precipitații și acumularea zăpezii, pentru a măsura întinderea acoperirii de zăpadă și pentru a urmări mișcările gheții marine și lacului. Din 1974, 15 sateliți GOES au fost lansați pe orbită, dar doar doi sateliți GOES „West” și GOES „East” monitorizează vremea.
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 funcționează pe Pământ din 1992. Timp de aproape treisprezece ani, Jason-1 a măsurat nivelul mării, viteza vântului și înălțimea valurilor de peste 95% din oceanele terestre fără gheață. NASA a retras oficial Jason-1 pe 3 iulie 2013. În 2008, Jason-2 a intrat pe orbită. El a transportat instrumente de înaltă precizie pentru a măsura distanța de la satelit la suprafața oceanului cu o precizie de câțiva centimetri. Aceste date, pe lângă valoarea pentru oceanologi, oferă o privire extinsă asupra comportamentului modelelor climatice globale.

Cât sunt sateliții?

După Satelit și Explorer, sateliții au devenit mai mari și mai complexi. Luăm, de exemplu, TerreStar-1, un satelit comercial care trebuia să furnizeze transmisie de date mobile în America de Nord pentru smartphone-uri și dispozitive similare. Lansat în 2009, TerreStar-1 cântărea 6910 kilograme. Și fiind deplin desfășurat, a dezvăluit o antenă de 18 metri și panouri solare masive, cu o anvergură de aripă de 32 de metri.

Construcția unei astfel de mașini complexe necesită o mulțime de resurse, astfel încât istoric doar departamentele guvernamentale și corporațiile cu buzunare adânci ar putea intra în activitatea de satelit. Cea mai mare parte a costului satelitului este reprezentat de echipamente - transpondere, computere și camere de luat vederi. Un satelit meteorologic obișnuit costă aproximativ 290 de milioane de dolari. Satelitul spion va costa încă 100 de milioane de dolari. La aceasta se adaugă costurile de întreținere și reparație a sateliților. Companiile trebuie să plătească pentru lățimea de bandă prin satelit în același mod în care proprietarii de telefoane plătesc pentru comunicațiile celulare. Uneori costă mai mult de 1,5 milioane de dolari pe an.

Un alt factor important este costul lansării. Lansarea unui satelit în spațiu poate costa de la 10 la 400 de milioane de dolari, în funcție de dispozitiv. Racheta Pegasus XL poate ridica 443 de kilograme pe orbita Pământului joasă pentru 13,5 milioane de dolari. Lansarea unui satelit greu va necesita mai multă ascensiune. Racheta Ariane 5G ar putea lansa un satelit cu orbită mică de 18.000 de kilograme, pentru 165 de milioane de dolari.

În ciuda costurilor și riscurilor asociate cu construcția, lansarea și exploatarea sateliților, unele companii au reușit să construiască o întreagă afacere în acest sens. De exemplu, Boeing. În 2012, compania a livrat aproximativ 10 sateliți în spațiu și a primit comenzi de mai bine de șapte ani, ceea ce i-a adus venituri de aproape 32 de miliarde de dolari.

Viitorul sateliților

La aproape cincizeci de ani de la lansarea Sputnik, sateliții, la fel ca bugetele, cresc și câștigă teren. Statele Unite, de exemplu, au cheltuit aproape 200 de miliarde de dolari de la începutul programului de satelit militar, iar acum, în ciuda tuturor acestora, are o flotă de vehicule îmbătrânite care așteaptă să fie înlocuite. Mulți experți se tem că construcția și desfășurarea sateliților mari nu pot exista pur și simplu cu banii contribuabililor. Companiile private precum SpaceX, precum și altele care nu sunt în mod evident în stagnare birocratică, precum NASA, NRO și NOAA, rămân soluția care poate întoarce totul în sus.

O altă soluție este reducerea dimensiunii și complexității sateliților. Din 1999, oamenii de știință de la Caltech și Universitatea Stanford lucrează la un nou tip de satelit CubeSat, care se bazează pe blocuri de construcție cu o fațetă de 10 centimetri. Fiecare cub conține componente prefabricate și poate fi combinat cu alte cuburi pentru a crește eficiența și a reduce sarcina. Prin standardizarea proiectării și reducerea costurilor de creare a fiecărui satelit de la zero, un CubeSat poate costa până la 100.000 USD.

În aprilie 2013, NASA a decis să testeze acest principiu simplu și trei smartphone-uri comerciale bazate pe CubeSat. Scopul era de a aduce microsateliții pe orbită pentru o perioadă scurtă de timp și de a face câteva fotografii pe telefoane. Acum agenția intenționează să implementeze o rețea extinsă de astfel de sateliți.

Fiind mari sau mici, sateliții viitorului ar trebui să poată comunica eficient cu stațiile de la sol. Istoric, NASA s-a bazat pe comunicațiile cu frecvență radio, dar RF a ajuns la limita ei, deoarece a apărut cererea pentru o putere mai mare. Pentru a depăși acest obstacol, oamenii de știință NASA dezvoltă un sistem de comunicare cu două sensuri bazat pe lasere în loc de unde radio. Pe 18 octombrie 2013, oamenii de știință au lansat pentru prima dată un fascicul laser pentru a transmite date de pe Lună pe Pământ (la o distanță de 384.633 kilometri) și au primit o rată de transfer record de 622 megabit pe secundă.

Mâine întreaga lume sărbătorește Ziua Cosmonauticii. 12 aprilie 1961, Uniunea Sovietică a lansat pentru prima dată în istorie o navă cu bordaj, care era Yuri Gagarin. Astăzi vom arăta cum a fost lansat cel de-al doilea satelit de telecomunicații din Kazahstan KazSat-2 (KazSat-2) de pe cosmodromul Baikonur la sfârșitul anului 2011 folosind lansatorul de rachete Proton-M. Cum a fost lansat dispozitivul pe orbită, în ce stare este, cum și unde se face controlul său? Vom afla despre acest lucru în această poveste foto.

1. 12 iulie 2011. Cea mai grea rachetă spațială rusească Proton-M, cu satelitul de comunicații nr. 2 și Kazahstanul SES-3 (OS-2), este transportată în poziția de lansare. Proton-M este lansat doar de la Cosmodromul Baikonur. Aici există infrastructura necesară pentru a deservi acest sistem complex de rachete spațiale. Partea rusească, și anume producătorul dispozitivului, centrul spațial Khrunichev, garantează că KazSat-2 va dura cel puțin 12 ani.

De la semnarea acordului prin satelit, proiectul a fost revizuit de mai multe ori, iar lansarea în sine a fost întârziată de cel puțin trei ori. Drept urmare, „KazSat-2” a primit o bază fundamentală de elemente și un nou algoritm de control. Dar cel mai important, satelitul era echipat cu cele mai noi și foarte fiabile dispozitive de navigație fabricate de concernul francez ASTRIUM.

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

2. Traseul rachetelor cu sistemele de alimentare și de temperatură ale focoasei conectate la acesta, unde se află blocul și sateliții de rapel Briz-M, durează aproximativ 3 ore. Viteza trenului special este de 5-7 kilometri pe oră, trenul este deservit de o echipă de mașiniști instruiți special.

Un alt grup de personal de securitate de la locul de lansare inspectează căile ferate. Cea mai mică sarcină ne-calculată poate deteriora racheta. Spre deosebire de predecesorul său, KazSat a devenit mai intensiv în energie.

Numărul de emițători a crescut la 16. Au fost 12 dintre ele la „KazSate-1”, iar puterea totală a transponderelor a crescut la 4 kilowati și jumătate. Acest lucru vă va permite să pompați o ordine de mărime mai multe tipuri de date. Toate aceste modificări s-au reflectat în costul dispozitivului. Ea a însumat 115 milioane de dolari. Primul aparat a costat Kazahstan 65 de milioane.

3. Locuitorii din stepa locală observă cu calm tot ce se întâmplă. Nave de deșert)

4. Mărimea și capacitățile acestei rachete sunt de fapt uimitoare. Lungimea sa este de 58,2 metri, greutatea în stare reumplută este de 705 tone. La început, tracțiunea a 6 motoare din prima etapă a vehiculului de lansare este de aproximativ 1 mie de tone. Acest lucru face posibilă plasarea obiectelor cu o greutate de până la 25 de tone într-o orbită de referință de pe pământ, și până la 5 tone într-o orbită geostationară înaltă (30 mii km de suprafața Pământului). Prin urmare, Proton-M este indispensabil atunci când vine vorba de lansarea sateliților de telecomunicații.

Două nave spațiale identice nu există pur și simplu, deoarece fiecare navă spațială este o tehnologie complet nouă. Într-o perioadă scurtă, se întâmplă că trebuie să schimbați elemente complet noi. „KazCate-2” a aplicat noile tehnologii avansate care erau deja la acea vreme. O parte din echipamentul de fabricație europeană a fost livrat, în parte din cel în care am avut defecțiuni la KazSat-1. Cred că echipamentele care lucrează acum la KazSat-2 ar trebui să arate rezultate bune. Are un istoric de zbor destul de bun.

5. Pe site-ul de lansare, în prezent, există 4 site-uri de lansare pentru vehiculul de lansare Proton. Cu toate acestea, doar 3 dintre acestea, pe site-urile nr. 81 și nr. 200, sunt în stare de funcționare. Anterior, doar militarii s-au angajat în lansarea acestei rachete din cauza faptului că lucrul cu combustibil toxic a necesitat o conducere de comandă dură. Astăzi complexul este demilitarizat, deși există o mulțime de foști militari care au îndepărtat bretelele ca parte a echipajelor de luptă.

Poziția orbitală a celui de-al doilea „KazSat” a devenit mult mai convenabilă pentru muncă. Are 86 de grade și jumătate de longitudine estică. Zona de acoperire include întreg teritoriul Kazahstanului, parte din Asia Centrală și Rusia.

6. Apusurile de soare la Cosmodromul Baikonur sunt excepțional de tehnologice! Structura masivă aflată chiar în dreapta centrului imaginii este Proton-M cu o fermă de servicii conectată la ea. Din momentul în care racheta este transportată pe site-ul de lansare al site-ului nr. 200 și până la lansare durează 4 zile. În tot acest timp, s-a realizat pregătirea și testarea sistemelor Proton-M. Cu aproximativ 12 ore înainte de început, are loc o ședință a comisiei de stat, care dă permisiunea de a alimenta racheta cu combustibil. Alimentarea începe cu 6 ore înainte de început. De acum înainte, toate operațiunile devin ireversibile.

7. Ce beneficii are țara noastră având propriul satelit de comunicații? În primul rând, aceasta este o soluție la problema sprijinului informațional din Kazahstan. Satelitul dvs. vă va ajuta să extindeți gama de servicii de informații pentru întreaga populație a țării. Acesta este un serviciu de guvernare electronică, internet, comunicații mobile. Cel mai important, satelitul kazah va refuza parțial serviciile companiilor străine de telecomunicații care furnizează servicii de releu de către operatorul nostru. Vorbim despre zeci de milioane de dolari, care acum nu vor pleca în străinătate, ci vor merge la bugetul țării.

Victor Lefter, președintele Centrului Republican de Comunicații Spațiale:

Kazahstanul are un teritoriu destul de mare în comparație cu alte țări. Și trebuie să înțelegem că în fiecare sat, în fiecare sat, școală rurală, nu vom putea oferi acele servicii de comunicare limitate prin cablu și alte sisteme. Nava spațială rezolvă această problemă. Aproape întreg teritoriul este închis. Mai mult, nu numai teritoriul Kazahstanului, ci și o parte a teritoriului statelor vecine. Și satelitul este o oportunitate stabilă de a furniza comunicare

8. Din 1967 au funcționat diverse modificări ale vehiculului de lansare Proton. Designerul său principal a fost academicianul Vladimir Chelomey și biroul său de proiectare (în prezent - Design Bureau Salyut, o filială a Centrului științific și practic de stat numit după MV Khrunichev). Se poate afirma în siguranță că toate proiectele impresionante sovietice pentru dezvoltarea spațiului aproape de Pământ și studiul obiectelor sistemului solar nu ar fi fost posibile fără această rachetă. În plus, „Proton” se caracterizează printr-o fiabilitate foarte ridicată pentru echipamentele de acest nivel: pe întreaga perioadă a funcționării sale, au fost realizate 370 de lansări, dintre care 44 au eșuat.

9. Singurul și principalul dezavantaj al Proton este componentele sale extrem de toxice de combustibil: dimetilhidrazina asimetrică (UDMH) sau cum se mai numește heptil și tetraoxid de azot („amil”). În locurile în care cade prima etapă (acesta este teritoriul din apropierea orașului Dzhezkazgan), are loc poluarea mediului, ceea ce necesită operațiuni de curățare costisitoare.

Situația a fost grav agravată la începutul anilor 2000, când trei accidente de lansare a rachetelor au avut loc la rând. Acest lucru a provocat o nemulțumire extremă a autorităților kazace, care au cerut compensații mari din partea rusei. Din 2001, vechile modificări ale vehiculului de lansare au fost înlocuite cu modernul Proton-M. Are un sistem de control digital, precum și un sistem de sângerare a reziduurilor de combustibil ars în straturile superioare ale ionosferei.

Astfel, a fost posibil să se reducă semnificativ daunele aduse mediului. În plus, proiectul Angara a fost dezvoltat, dar rămâne tot pe hârtie, care folosește kerosenul și oxigenul ca componente de combustibil și care ar trebui să înlocuiască treptat Proton-M. Apropo, complexul de lansatoare de rachete Angara de la Baikonur se va numi Baiterek (tradus din kazah „Topol”).

10. A fost fiabilitatea rachetei care i-a atras cândva pe americani. În anii 90, a fost creată o societate comercială ILS, care a poziționat racheta pe piața americană a sistemelor de telecomunicații. Astăzi, majoritatea sateliților civili ai comunicațiilor civile americane sunt lansate de Proton-M dintr-un centru spațial din stepa Kazahstan. SES-3 american (deținut de SES WORLD SKIES), care se află în capul rachetei împreună cu Kazahstan KazSatom-2, este unul dintre mulți lansat de la Baikonur.

11. În plus față de steagurile rusești și americane, Kazahstani, precum și emblema Centrului Republican de Comunicații Spațiale, organizația care deține și operează satelitul, este, de asemenea, amplasată pe rachetă.

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

13. La 3 luni de la lansare. Tinerii specialiști sunt Bekbolot Azaev, inginer principal al departamentului de control prin satelit, precum și colegii săi de inginer Rimma Kozhevnikova și Asylbek Abdrakhmanov. Acești oameni controlează KazSatom-2.

14. Regiunea Akmola. Un mic și până în 2006, centrul regional irecuperabil Akkol a fost cunoscut pe larg în urmă cu 5 ani, când a construit primul MCC al țării - centrul de control al misiunii pentru orbitarea sateliților. Octombrie este rece, vântos și ploios, însă acum este momentul cel mai tare pentru acei oameni care ar trebui să ofere satelitului KazSat-2 statutul de segment cu drepturi depline și important al infrastructurii de telecomunicații din Kazahstan.

15. După pierderea primului satelit în 2008, a fost realizată o modernizare majoră în centrul de comunicații spațiale Akkol. Vă permite să gestionați imediat două dispozitive.

Baurzhan Kudabaev, vicepreședinte al Centrului Republican pentru Comunicații Spațiale:

S-a instalat software special, s-au livrat echipamente noi. Înainte de a sta sistemul de măsurare a comenzii. Aceasta este o livrare a companiei americane Vertex, așa cum a fost pe KazSat-1, dar cu o nouă modificare, o versiune îmbunătățită. Dezvoltat de compania „Sisteme spațiale rusești”. Ie totul este dezvoltarea de astăzi. Noi programe, baza elementelor echipamentelor. Toate acestea îmbunătățesc munca cu navele noastre spațiale.

16. Darkhan Maral, șeful centrului de control al zborului la locul de muncă. În 2011, tineri specialiști, absolvenți ai universităților din Rusia și Kazahstani, au venit la Centru. Au fost deja învățați cum să funcționeze și, în conformitate cu conducerea CCSC, nu există probleme cu personalul. În 2008, situația era mult mai tristă. După pierderea primului satelit, o parte semnificativă a oamenilor foarte educați a părăsit centrul.

17. Octombrie 2011 a fost un alt punct culminant al lucrărilor de pe satelitul Kazahstan. Testele sale de proiectare a zborului au fost finalizate și au început așa-numitele teste. Ie a fost ca un examen pentru producător cu privire la funcționalitatea satelitului. Totul s-a întâmplat după cum urmează. Pe „KazSat-2” au ridicat un semnal de televiziune.

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 satelit. Nu au existat comentarii și, în final, o comisie specială a adoptat un act privind transferul satelitului către partea kazahă. Din acest moment, specialiștii din Kazahstan sunt angajați în funcționarea dispozitivului.

18. Până la sfârșitul lunii noiembrie 2011, un mare grup de specialiști ruși au lucrat în centrul spațial Akkol. Au reprezentat organizații de subcontractare în cadrul proiectului KazSat-2. Acestea sunt principalele companii din industria spațială rusească: Centrul numit după Khrunicheva, care a proiectat și construit satelitul, biroul de proiectare Marte (este specializat în navigația sateliților orbitanți), precum și Corporația Rusă a Sistemelor Spațiale, care dezvoltă software.

Întregul sistem este împărțit în două componente. Acesta este, de fapt, satelitul în sine și infrastructura de gestionare la sol. În primul rând, conform tehnologiei, antreprenorul trebuie să demonstreze funcționalitatea sistemului - aceasta este instalarea echipamentului, depanarea și demonstrarea funcționalității. După toate procedurile - instruirea specialiștilor din Kazahstan.

19. Centrul de comunicare spațială din Akkola este unul dintre puținele locuri din țara noastră unde s-a dezvoltat un mediu electromagnetic favorabil. De mai multe zeci de kilometri în jur nu există surse de radiații. Ele pot interfera și interfera cu controlul prin satelit. 10 antene parabolice mari sunt direcționate către cer într-un singur punct. Acolo, la o distanță mare de suprafața Pământului - mai mult de 36 de mii de kilometri - atârnă un obiect mic creat de om - satelitul de comunicații kazah „KazSat-2”.

Majoritatea sateliților moderni de comunicare sunt geostationari. Ie orbita lor este construită în așa fel încât, așa cum era, atârnă peste un punct geografic, iar rotația Pământului nu are efect practic asupra acestei poziții stabile. Acest lucru vă permite să pompați cantități mari de informații folosind repetorul de bord, primiți cu încredere aceste informații în zona de acoperire de pe Pământ.

20. Un alt detaliu interesant. Conform regulilor internaționale, abaterea admisibilă a satelitului de la punctul de staționare poate fi de maximum jumătate de grad. Pentru specialiștii MCC, menținerea dispozitivului în parametrii stabiliți este o bijuterie care necesită cele mai înalte calificări ale specialiștilor balistici. În centru vor lucra 69 de oameni, 36 dintre ei fiind specialiști tehnici.

21. Acesta este panoul principal de control. Pe perete se află un monitor mare, unde curge toată telemetria, pe o masă semicirculară mai multe calculatoare, telefoane. Pare a fi foarte simplu ...

23. Victor Lefter, președintele Centrului Republican de Comunicații Spațiale:
- Vom extinde flotila Kazahstan la 3, 4, și chiar chiar la 5 sateliți. Ie astfel încât să existe o înlocuire constantă a dispozitivelor, exista o rezervă și operatorii noștri nu au simțit o nevoie atât de urgentă de a utiliza produse din alte țări. Pentru ca să ni se ofere rezervele. ”

24. În prezent, rezervările de control prin satelit sunt efectuate de la Moscova, unde se află. Khrunichev. Cu toate acestea, Centrul Republican de Comunicare Spațială intenționează să rezerve un zbor de pe teritoriul Kazahstani. Pentru aceasta, acum se construiește un al doilea MCC. Acesta va fi situat la 30 de kilometri nord de Almaty.

25. Planurile Agenției Spațiale Naționale din Kazahstan pentru lansarea viitoare a celui de-al treilea satelit „KazSat-3” în 2013. Contractul pentru dezvoltarea și producția sa a fost semnat în 2011 în Franța, la spectacolul aerospațial din Le Bourget. Un satelit pentru Kazahstan este construit de către academicianul ONG Reșetnev, care se află în orașul rusesc Krasnoyarsk.

26. Interfața operatorului departamentului de management. Deci el arată acum.

În videoclip puteți vedea cum a fost lansat acest satelit.

Originalul este luat de aici.

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

Mai multe publicații online au scris despre Dmitry și realizarea lui, dar radioamatorul nu a avut timp să prindă „boala stelară”. Și tot acest hype din mass-media îl supără mai mult decât dorește: „Nu sunt un erou, sunt deja obosit de asta, să fiu sincer”. Cu toate acestea, realizările sale au fost apreciate într-o organizație specializată și în viitorul apropiat Dmitry se poate muta la Moscova pentru a lucra în Russian Space Systems.

- Dmitry, să începem imediat cu o refutare sau confirmarea zvonurilor: a existat o ofertă din partea CCR?

Oh, nu-mi place acest subiect, să fiu sincer. Am citit și am auzit destul de multe despre asta. Ceea ce am făcut pot fi făcute, dacă nu chiar toate, apoi de mulți. Și au făcut din mine un erou. Dar nu sunt așa. Voi explica.
În primul rând, nu îmi place publicitatea și cu cât mă cunosc mai puțin, cu atât mai bine. În al doilea rând, au făcut o astfel de senzație direct, spun ei, un tip dintr-un astfel de sat și a acceptat acest lucru și asta (și mulți nu înțeleg despre ce vorbesc) și că acum CCR l-a sunat acum. Aproape complotul pentru cinema - provincia a fost observată la Moscova și toată lumea a devenit fericită.
Ceea ce fac este făcut de oameni din toată țara și chiar din lume. Sună-i pe oricare dintre ei. Doar că cazul meu a fost mediatizat. Desigur, fotografia pe care am făcut-o pentru a obține un radioamator fără experiență ar fi dificilă. Motivul este depărtarea aparatului, în cazul meu, datorită distanței față de Cercul Arctic, aparatul era aproape la orizont.
Nu mă cert: am foarte multă experiență în primirea, căutarea, identificarea și resuscitarea dispozitivelor. Și a lua o instantanee obișnuită nu este o problemă. Și cine știe despre abilitățile și experiența mea, pur și simplu a râs. Însă din hype-ul din Runet, un anumit tren a apărut pe site-uri străine. Dar lucrez cu diverse universități și organizații private din întreaga lume și nu vreau să-mi strice reputația deloc. De ce să se răsfețe exact? Deoarece oamenii „în subiect” înțeleg că nu am făcut nimic special, ci zgomot - ca și cum am descoperit un nou corp ceresc în sistemul solar.
De exemplu, ceea ce merite consider cu adevărat important: am recunoscut legendarul COSMOS 2499, am găsit aparatul WREN și alte câteva, am primit semnale de la Phobos-Grunt, care nu zburau, au resuscitat aparatul COMPAS (ilustrat mai jos).

În acest context, primirea fotografiilor de la un satelit meteorologic este un fleac.

Aproximativ Autor: Este important să adăugăm că Dmitry a primit multe mulțumiri chiar și de la liderii de stat. De exemplu, de la președintele Lituaniei, pentru faptul că a devenit unul dintre cei trei hams care au primit un semnal din primul lor satelit. Apoi a existat recunoștința din partea conducerii Estoniei. Dmitry a condus în mod repetat o sesiune de comunicare cu astronauții de pe ISS, semnul său personal de apel R4UAB.

Dacă credeți din nou mass-media, atunci prin profesie sunteți administrator de sistem, și prin vocație - radioamator. Povestiți-ne despre copilăria dvs., obținerea unei educații și alegerea unei profesii.

Am absolvit Universitatea Națională de Cercetare Mordoviană numită după N.P. Ogareva, Facultatea de Inginerie Radio. Și bunicul mi-a insuflat o dragoste de inginerie radio. Îmi amintesc cum a lipit microcircuite seara, am început să iau un exemplu de la el. Și-a lipit primul post de radio la vârsta de 12 ani. Și era foarte mândru de ceea ce făcuse. După ce l-am reglat, am auzit vocile radio ham - mai mult
10 intervale. Întrucât nu exista licență, el nu putea asculta decât voci. Îmi amintesc cât de încântată am fost. Mai târziu, walkie-talkies au fost cumpărate, un prieten și cu mine am început să comunicăm cu ajutorul lor. Și apoi, într-o zi, altcineva s-a conectat la noi.
De la vârsta de 17 ani am început să lucrez la fabrică și am cumpărat primul post de radio purtabil în viața mea pentru primul salariu. Am obținut o licență, un semn de apel, s-a dus în aer și s-a întâlnit cu un radioamator Ruzayev.
În calitate de consultant al clubului pentru copii Young Kulibins, am stabilit o cooperare cu orașul științific Skolkovo (compania Dauria). Tehnicienii de la școala Ruzayevsky colectează informații despre unde se află navele maritime și fluviale de pe trei sateliți spațiali și o trimit companiei pentru prelucrare ulterioară. Pentru copii, aceasta este o experiență de neprețuit care lucrează cu echipamente radio.

- Și cum s-a întâmplat să lucrați ca administrator de sistem?

Și acum ajungem la partea cea mai interesantă - ce ai făcut atât de complicat încât ai atras atenția în sistemele spațiale rusești?

Nu am făcut nimic complicat. Orice pasionat cu cel puțin o experiență va putea să facă poze de la sateliții meteorologici.

Dacă nu este nimic complicat în acțiunile tale, să notăm pașii în ordine, astfel încât oricine să poată vedea Pământul din spațiu sau să privească în adâncimile spațiului exterior. Cu ce \u200b\u200bsateliți pot fi, în principiu, conectați și care nu?

Cuvântul „conecta” nu se potrivește aici. Pur și simplu primim semnale care provin de la sateliți, iar apoi cu ajutorul unui software special procesăm și obținem rezultatul.
Pentru începători, recomand cel mai simplu echipament: receptor RTLSDR și antenă quadrifilară. Prețul receptorului este de 1000 de ruble și puteți asambla singur antena, deși există și opțiuni de „magazin”.
Pentru urmărirea prin satelit, recomand programul Orbitron. Și pentru a nu vă confunda în numărul mare de sateliți, unde 90% nu funcționează, puteți instala actualizarea de pe serverul meu, unde păstrez toate dispozitivele funcționale și interesante.
Sunt descrise frecvențele sateliților și modularea lor.
Este localizat programul pentru adăugarea frecvențelor la programul Orbitron.
Dacă ați achiziționat un astfel de receptor, atunci trebuie să îl conectați la programul Orbitron. Cum se poate face acest lucru poate fi citit.
Conexiunea este necesară pentru a compensa efectul Doppler, deoarece satelitul este în mișcare constantă, astfel încât se produce o schimbare de frecvență.

- Deci, succesul depinde de receptor și antenă. Spune-mi mai multe despre antena - cum se asamblează și cum se configurează?

Antena elicoidală quadrifilară (KSA) este un sistem de antene 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.

KSA are patru elemente, fiecare dintre ele fiind un conductor în spirală, care este excitat de la ieșirea circuitului de alimentare cu bandă. În cazul ideal, circuitul de putere generează unde incidente cu aceeași amplitudine și deplasare de fază cu 90 de grade.
Antena este formată din două cadre, rotite una în raport cu alte 90 de grade în fază. De aici polarizarea circulară și, deoarece există două elemente, câștigul este de 4-5 dB în funcție de raportul înălțime-lățime. Și, de asemenea, antena se îndoaie într-o spirală, ca și cum ar fi aplecat, iar diagrama „se umflă”. De fapt, modelul de directivitate a cadrului în spirală de sârmă se extinde spre bucla mai mică, prin analogie cu regizorul-reflector, în cazul nostru, în sus. Dacă schimbați faza puterii antenei, modelul de radiații va fi același, dar emisfera va fi orientată în jos. Drept urmare, avem o antenă foarte potrivită pentru comunicațiile prin satelit, diagrama ei fiind o emisferă orientată în sus. Nu este nevoie să vă răsuciți, polarizarea este circulară și chiar câștigul este de 4 dB. Și lățimea de bandă a trupei VHF este foarte decentă.
Modelul antenei quadrifilare și câștigul acesteia:

Vedere generală

Reglarea antenei coboară la cadre de întindere / comprimare și imagini cu elemente de 2 mm fiecare. O antenă asamblată corect aproape că nu trebuie să fie reglată. Iată câteva sfaturi pentru sfaturi de reglare. Setarea trebuie făcută doar pe acoperiș (nu în interior). Baza pentru instalarea antenei este un dielectric. Distanța față de obiectele metalice este de dorit să facă cel puțin 3 metri.

legendă:
TC - Cupru conserve
FPE - Polietilenă spumată fizic
PVC - Clorură de polivinil
DF - folie de aluminiu cu două fețe pe bază de mylar
Grafic de atenuare RG-58 A / U:

Cartea „Știința simplă”

Profit de această ocazie pentru a vă reaminti că nu cu mult timp în urmă a fost publicată a patra carte din seria „Știință simplă” și un set științific pentru aceasta.

Lansarea satelitului în spațiu a fost marcată de o nouă eră și a fost un progres în domeniul tehnologiei și astronauticii. Necesitatea unui satelit a fost determinată la începutul secolului XX. Cu toate acestea, de la bun început, pe calea lansării satelitului în spațiul exterior, au existat multe probleme la care au lucrat cei mai buni ingineri și oameni de știință. Aceste probleme au fost asociate cu necesitatea creării de motoare care să funcționeze în condiții dificile și, în același timp, trebuie să fie neobișnuit de puternice. De asemenea, problemele au fost asociate cu determinarea corectă a traiectoriei satelitului.

Așadar, oamenii de știință sovietici au rezolvat sarcinile, iar la 4 octombrie 1957 a fost lansat cu succes un satelit artificial în URSS, a cărui mișcare a fost urmărită de întreaga lume. Acest eveniment a fost un progres mondial și a marcat o nouă etapă, atât în \u200b\u200bștiință, cât și în întreaga lume.

Difuzarea în direct a lansării Soyuz-Progress (misiune către ISS)

Sarcini prin satelit

Sarcinile rezolvate prin lansarea satelitului pot fi definite astfel:

1. Studiul climatului;

Toată lumea știe ce impact are climatul asupra agriculturii și infrastructurii militare. Datorită sateliților, este posibilă prezicerea apariției elementelor distructive, pentru a evita un număr mare de victime.

2. Studiul meteoritilor;

În spațiul exterior există o cantitate uriașă de meteoriți, a căror greutate ajunge la câteva mii de tone. Meteoritele pot fi periculoase nu numai pentru sateliți, nave spațiale, dar și pentru oameni. Dacă în timpul trecerii unui meteorit forța de frecare este mică, atunci partea nearsă este capabilă să ajungă pe Pământ. Intervalul de viteză al meteoriților ajunge de la 1220 m / s la 61000 m / s.

3. Utilizarea emisiilor de televiziune;

În prezent, rolul televiziunii este mare. În 1962, a fost lansată prima emisiune de televiziune, datorită lui, lumea a văzut pentru prima dată cadre video de-a lungul Atlanticului în câteva minute.

4. Sistem GPS.

GPS-ul joacă un rol imens în aproape fiecare domeniu al vieții noastre. GPS-ul este împărțit în civil și militar. Este un semnal electromagnetic emis în secțiunea de unde radio a spectrului de o antenă montată pe fiecare satelit. Este format din 24 de sateliți, care sunt situați pe orbită la o altitudine de 20.200 km. Timpul revoluției în jurul Pământului este de 12 ore.

Satelit de telecomunicații „Arabsat-5B”

Lansare Soyuz

Lansarea sateliților și punerea lor pe orbită

Pentru început, este important să se desemneze calea de zbor din satelit. La prima vedere, pare mai logic să lansezi o rachetă perpendicular (la distanța cea mai scurtă față de țintă), totuși, acest tip de lansare nu este profitabil, atât din punct de vedere tehnic, cât și din punct de vedere economic. Forțele gravitaționale ale Pământului acționează asupra unui satelit lansat vertical, ceea ce îl îndepărtează semnificativ de traiectoria desemnată, iar forța de tracțiune devine egală cu gravitația Pământului.

Pentru a evita căderea unui satelit, mai întâi, acesta este lansat vertical, astfel încât să poată depăși straturile elastice ale atmosferei, un astfel de zbor durează doar 20 km. În continuare, satelitul cu ajutorul unui pilot automat se înclină și se deplasează spre orbită în direcția orizontală.

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

De asemenea, este important în ce direcție de lansare a satelitului. Când racheta se lansează în direcția de rotație a Pământului, apare un creștere a vitezei, care depinde de locația de lansare. De exemplu, în ecuator este maxim și se ridică la 403 m / s.

Orbitele satelitului sunt circulare și eliptice. O orbită eliptică va apărea dacă viteza rachetei este mai mare decât cea circumferențială. Punctul în cea mai apropiată poziție se numește perigeu, iar cel mai îndepărtat apogeu.

Lansarea unei rachete cu un satelit se realizează în mai multe etape. La terminarea funcționării motorului din prima etapă, 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 a doua etapă sunt incluse în lucrare, cu o creștere a unghiului de înclinare. Mai departe, al doilea pas este separat la o altitudine de 225 km. Apoi, racheta de inerție atinge o înălțime de 480 km și se află într-un punct situat la o distanță de 1125 km de la început. Apoi motoarele din etapa a treia încep să funcționeze.

Satelit întoarcerea pe pământ

Întoarcerea satelitului pe Pământ este însoțită de unele probleme asociate frânării. Frânarea se poate face în două moduri:

Datorită rezistenței atmosferei. Viteza unui satelit care intră în atmosfera superioară va scădea, dar, datorită formei aerodinamice, va reveni în spațiul exterior. După aceea, 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 efectua coborârea folosind aripile retractabile.
Motor rachetă automată. Motorul rachetă trebuie direcționat în direcția opusă mișcării satelitului artificial. Avantajul acestei metode este că viteza de frânare poate fi reglată.

concluzie

Deci, în doar o jumătate de secol, sateliții au intrat în viața omului. Participarea lor ajută la explorarea spațiului exterior nou. Satelitul, ca mijloc de comunicare neîntreruptă, ajută să facă viața de zi cu zi pentru oameni. Parcurgând drumul în spațiul exterior, ele ne ajută să ne facem viața cum este acum.

Dacă un membru al echipajului ISS care a intrat în spațiul exterior a apucat cu el o cutie mică și apoi a aruncat-o în spațiu, acest lucru nu înseamnă că stația este în curățenie generală. Cel mai probabil, un satelit foarte mic a pornit pe calea sa orbitală. Lansarea nanosatellitelor a devenit, dacă nu chiar ieftină, atunci relativ accesibilă, iar studenții și chiar design-urile s-au alăturat explorării spațiale.

Oleg Makarov

Un satelit serios, de exemplu, al celor care deservesc sistemul GPS, cântărește o jumătate și două tone, iar costul fabricării și lansării sale pe orbită depășește 100 de milioane de dolari. Ordinea prețurilor este cosmică și nu se poate face nimic - chiar și un kilogram de lut trimis în spațiu, va deveni aproape fără exagerare aur. Dar dacă nu există atât de multe kilograme de nimic, lansarea navei spațiale poate deveni un eveniment mult mai bugetar.

Primul satelit artificial din Pământ, deși nu conținea altceva decât un emițător radio, cântărea un solid de 83,6 kg. De atunci, electronica a avansat, miniaturizată de ordinele de mărime, iar acum sateliții care cântăresc de la mai multe kilograme la câteva grame pot, după cum se dovedește, să fie destul de funcționali. De îndată ce acest lucru a devenit clar, explorarea spațială a încetat să fie prerogativa exclusivă a departamentelor guvernamentale și a corporațiilor uriașe de rachete spațiale: a venit vremea ingineriei satelite studențești și amatori, cu care al doilea val de romantism cosmic crește treptat. Iar Rusia, acest val nu este, de asemenea, economisit.

CubeSat (Satelitul Cubului) este un nanosatelit dezvoltat de Universitatea Politehnică din California și Universitatea Stanford special pentru experimente spațiale pentru studenți și amatori. Dimensiunile sale sunt de 10 x 10 x 10 cm, iar greutatea sa este de 1,3 kg. În aceste zile, un magazin de asamblare nanosatelit poate fi cumpărat în magazin.

Ne-am găsit reciproc

V-ați putea imagina în urmă cu 20–40 de ani că crearea unei nave spațiale orbitante ar face obiectul muncii studenților? Astăzi, studenții Departamentului de Proiectare a Instrumentelor de Calcul Electronice din Southwestern State University (Kursk) creează echipamente pentru trimiterea pe orbită. „Nu suntem singura universitate din Rusia unde se dezvoltă sateliți în interiorul zidurilor”, spune profesorul asociat Valerian Pikkiev, șeful Centrului pentru Dezvoltarea Navelor Spațiale Mici. - Există dispozitive fabricate la MSTU. Bauman, Universitatea de Stat din Moscova, Academia Spațială Militară. AF Cu toate acestea, Mozhaysky, aceasta este încă o muncă profesională serioasă, care implică întregul potențial științific al universităților noastre de frunte. Avem echipamentul și experimentele care vor fi efectuate cu acest echipament - toți studenții vin. ”

Departamentul de Proiectare a Instrumentelor Electronice de Calcul din Universitatea de Stat de Sud-Vest a fost creat în 1965 și s-a angajat în dezvoltarea diverselor produse electronice pentru întreprinderile interne, inclusiv dispozitive militare. Printre ele s-au numărat calibrele de vid - aparate pentru măsurarea concentrației de particule în medii rarefiate. Aceste dispozitive au stârnit interes din partea întreprinderilor din industria rachetelor și spațiului - im NPO im. Lavochkina și RSC Energia.

Zburând într-un costum vechi

În acest moment, Energia avea deja propriul său program pentru crearea și lansarea sateliților mici. "Totul a început în urmă cu 15 ani", spune Sergey Samburov, un lider de specialitate la RSC Energia. - În 1997, cosmonautul Valery Polyakov a propus sărbătorirea a 40-a aniversare a primului satelit prin lansarea unei mici copii a acestuia. Propunerea a fost acceptată, iar școlarii din Kabardino-Balkaria și Reuniunea franceză au luat parte la crearea aparatului (deși simbolic). Satelitul nu numai că semăna cu prototipul său în aparență, ci și-a reprodus „umplutura”, inclusiv emițătorul de semnal „bip-beep-beep”. Desigur, nu au folosit un transportor separat pentru acest dispozitiv - a fost livrat de nava Progress către stația orbitală Mir și acolo a fost „aruncat” în spațiul exterior în timpul lansării planificate în spațiu. ”

Lansarea unei mici copii a primului satelit a provocat o adevărată agitație în rândul amatorilor de radio din întreaga lume, în special în rândul celor care au amintit cu nostalgie de semnalul de tineret și de radio al satelitului din 1957. Subiectul a fost decis să continue, iar anul viitor a fost lansat un alt satelit radio amator, care a difuzat cântece și s-a adresat publicului planetei Pământ în diferite limbi. Tehnologia de lansare a sateliților din stațiile orbitale a fost îmbunătățită, iar în 2002, RSC Energia, împreună cu Institutul de Cercetări Spațiale, au lansat pe orbită un mic Hummingbird cu echipament științific. Au început-o astfel: când au declanșat Progresul de la ISS, trapa sa a rămas descoperită. Un container a fost instalat în interiorul navei, care atunci când a ars cu un scuipar care ținea cordonul, 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 spațiale. Noul satelit radio amator a fost decis să fie realizat pe baza costumului spațial Orlan-M care și-a îndeplinit scopul, care a fost folosit ca platformă pentru montarea echipamentelor livrate ISS. Nu exista echipament științific pe satelitul Radioskaf-1 (numit SuitSat-1) - numai antene (montate pe cască), o stație radio, o unitate digitală de urmărire pentru difuzarea de programe de sunet, două camere (digitale și film) și o baterie. Este interesant faptul că bateria standard din spațiul spațial nu s-a potrivit - este concepută pentru un număr mic de cicluri de încărcare și descărcare, iar un satelit care prezintă diferențe de temperatură în orbită de la minus 100 până la 100 de grade Celsius ar fi consumat foarte repede resursa unui astfel de dispozitiv. Mai mult, Radioskaf-1 nu avea panouri solare și se baza doar pe durata de viață a bateriei. În februarie, astronautul ISS Valery Tokarev, plecând în spațiul exterior, a îndepărtat un vechi spațiu cu o nouă umplere, iar satelitul a plecat într-o misiune de două săptămâni.

Scafă și garderobă

În ciuda designului exotic, spațiul spațial s-a dovedit a fi o platformă foarte interesantă pentru sateliții mici. În primul rând, nu trebuie să fie livrat către ISS, deoarece a fost deja livrat acolo. În al doilea rând, forma alungită deschide posibilitatea stabilizării pasive din cauza distribuției inegale a încărcăturii (partea cea mai grea va „gravita” întotdeauna pe Pământ, iar satelitul nu se va roti în jurul axei sale). În sfârșit, există un cilindru în costum, care poate conține oxigen sau alt gaz sub o presiune de 100 atm. Acest lucru poate fi utilizat pentru a implementa elemente de satelit gonflabile.

Cu toate acestea, în timp ce planul Radioskafa-2 a ajuns la maturitate la RSC Energia - din nou pe baza costumului spațial, a existat o problemă. Următorul vechi spațiu, pe care doreau să monteze satelitul, a trebuit să fie aruncat din ISS fără a aștepta ca echipamentul să fie pregătit pentru cel de-al doilea satelit: exista o mulțime de spațiu în cantități reduse. „Nu am putut aștepta alți cinci ani pentru ca noul spațiu să îl înlocuiască pe cel vechi”, a spus Sergey Samburov. - Prin urmare, în timp ce glumim, a trebuit să facem un „cabinet radio” în loc de un „Radioskaf”, adică o construcție sub forma unui paralelipiped dreptunghiular cu dimensiunile de 500 x 500 x 300 mm. Proiectul a fost programat să coincidă cu aniversarea de jumătate de secol a zborului lui Gagarin, iar dispozitivul însuși a primit numele de „Cedar” în onoarea semnului de apel al primului cosmonaut al planetei. El a mai avut un alt nume - ARISSat-1, după numele asociației internaționale de operatori de radio amatori care lucrează cu sateliți lansați de la ISS. Satelitul a fost realizat în cooperare internațională, dar pentru prima dată, Departamentul de Proiectare a Sistemelor Electronice de Calculatoare din cadrul Universității de Stat de Sud-Vest a participat activ la crearea sa, care a devenit partener complet al proiectului Radioskaf în 2010. Aici echipamentul științific proiectat de studenții Kursk a venit la îndemână - tocmai calibrele de vid. Desigur, creatorii „Cedarului” nu au uitat de șuncă, pentru care era prevăzută difuzarea de mesaje în diferite limbi ale lumii. Satelitul a fost lansat pe orbită de la ISS pe 3 august 2011 și și-a încheiat cu succes misiunea, în special, prin măsurarea densității particulelor din spațiul fără aer pe orbitele de diferite înălțimi.

Nanosatelitul peste Anzi

„Continuăm să lucrăm la programul Radioskaf în cooperare cu RSC Energia, care finanțează parțial activitățile noastre și asumă lansarea de dispozitive studențești și amatori ca parte a propriilor noastre programe experimentale”, spune Valerian Pikkiev. - Un alt satelit - „Chaski-1” - îl facem împreună cu studenții Universității Tehnice din Peru. Va fi un satelit în popularul nanoformat CubeSat (cubul cu laturile de 10 cm, greutatea de 1,3 kg). Nu va exista echipament științific pe dispozitiv, cu toate acestea intenționăm să testăm cadre special concepute care să permită stabilizarea pasivă a satelitului de-a lungul liniilor câmpului magnetic al Pământului. În plus, camerele de rezoluție scăzută vor fi instalate pe Chaski-1. Acestea vă vor permite să fotografiați suprafața pământului (două camere în spectrul vizibil, două infraroșu), imaginea de la ele va fi disponibilă pentru radio radio. De asemenea, vom extinde 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, în noua generație a calibrelor noastre de vid, care sunt acum capabile să înregistreze nu numai concentrația de particule, ci și să le determine natura. "

Unde să arunci - aceasta este întrebarea

Desigur, nanosatellitele pot fi lansate în moduri diferite. Există o opțiune de a plasa o casetă cu sateliți între a doua și a treia etapă a unei rachete, orbitând, să zicem, un satelit de comunicații grele. Se dezvoltă un concept de lansare a rachetelor în două etape, similar proiectului LauncherOne al Virgin Galactic. Cu toate acestea, atâta timp cât ISS există, va reprezenta poate cea mai de încredere platformă pentru astfel de lansări și, în acest scop, atât astronauții ruși, cât și astronauții din SUA și Japonia îl folosesc. Totuși, aici factorul uman poate fi redus la minimum.

Istoria studentului rus și a amatorilor de inginerie prin satelit a început în 1996, când, la inițiativa cosmonautului Valery Polyakov, o mică copie a primului satelit din lume a fost lansată de la stația Mir. Zborul a trezit un mare interes în rândul amatorilor de radio din întreaga lume.

„Acum, ca parte a programului nostru, facem un tun pentru a lansa sateliți mici”, spune Sergey Samburov. „Va fi o cutie cu dimensiuni de încălțăminte, iar în interior va fi amplasat un arc care, la comandă, va împinge satelitul la momentul potrivit.” Și acest lucru nu este chiar atât de simplu, deoarece dispozitivul trebuie să fie lansat în direcția corectă, oferindu-i o rotație. Dacă aruncați satelitul departe de stație, atunci conform legilor balisticii, acesta va reveni la stație. Este necesar să se arunce de-a lungul vectorului de mișcare sau împotriva vectorului, dar nu asupra vectorului, deoarece atunci satelitul se va ridica pe o orbită mai înaltă și va zbura deasupra stației, iar dacă stația își corectează orbita, se poate produce o coliziune. Probabilitatea este mică, dar este. "Trebuie să-l aruncăm împotriva vectorului, apoi dispozitivul merge sub stație, apoi îl depășește și nu se va ciocni niciodată cu el." Tehnica lansării manuale a unui satelit este destul de complicată și chiar pe Pământ, astronauții o practică în formarea în bazinul de apă. Dacă este creat un dispozitiv automat pentru fotografierea sateliților, echipajul va trebui să facă exact două lucruri: trageți dispozitivul în spațiu, iar apoi, la întoarcerea la stație, dați o comandă pentru lansare.

Util și în siguranță.

Astăzi în RSC Energia a fost creată o unitate specială care se ocupă cu nave spațiale mici. Sarcina principală a activității sale este educațională. „Studenții care, în timpul studiilor, au luat parte la crearea navelor spațiale, vor veni la noi cu specialiști cu experiență în proiectarea practică. Acest lucru este foarte important pentru noi ", spune Sergey Samburov. „În plus, nu ar trebui să ne gândim că tovarășii mici sunt potriviți doar pentru antrenamente și hobby-uri. Ele pot dezvolta tehnologia de mișcare și manevrare, sisteme de stabilizare, funcționarea de noi dispozitive pentru sarcini destul de grave. Și cu costul relativ scăzut al acestor dispozitive, prețul unei erori este mai mic, ceea ce altfel ar putea strica un satelit sau o sondă mare și scumpă. "

Doar ultima întrebare rămâne: entuziasmul global pentru nanosateliți va deveni încă un alt factor în poluarea aproape de Pământ - până la urmă, resturile spațiale în orbite sunt suficiente. „Nu are de ce să vă faceți griji”, explică Valerian Pikkiev. - Sateliții amatori nu aparțin centenarilor orbitali. De la înălțimea ISS (aproximativ 400 km), sateliții noștri zboară spre straturi dense ale atmosferei doar timp de șase luni. În plus, le facem din materiale care arde cu ușurință din fricțiuni împotriva aerului, astfel încât niciunul dintre creierii noștri să nu se prăbușească vreodată pe capul nimănui.