Что такое искусственный спутник Земли?
Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — это созданный человеком космический аппарат, который движется по геоцентрической орбите, то есть вращается вокруг нашей планеты. Интересно, что изначально термин «спутник» применялся исключительно к советским космическим аппаратам. Однако в конце 1960-х годов, благодаря международному соглашению, это название стало универсальным и стало обозначать любой аппарат, запущенный в космос любой страной мира. Согласно международным нормам, объект официально признается спутником, если он совершил хотя бы один полный виток вокруг Земли.
Как выводят спутники на орбиту и какими они бывают?
Чтобы преодолеть земное притяжение и выйти на орбиту, аппарату необходимо достичь первой космической скорости (около 7.9 км/с). Высота орбиты может сильно различаться — от нескольких сотен километров до сотен тысяч. Нижний предел определяется сопротивлением верхних слоев атмосферы, которое тормозит аппарат. От высоты напрямую зависит период обращения: спутники на низкой орбите облетают планету за несколько часов, а на высокой — за несколько суток.
Спутники служат самым разным целям, что определяет их специализацию. Существуют научно-исследовательские, военные, метеорологические, навигационные (как GPS или ГЛОНАСС), спутники связи и даже радиолюбительские аппараты.
Активные и пассивные спутники
Все спутники делятся на две большие категории по принципу работы. Активные спутники оснащены собственной аппаратурой: радиопередатчиками, измерительными приборами, источниками сигналов. Они активно взаимодействуют с Землей, передавая данные. Пассивные спутники, напротив, не имеют передающей аппаратуры. Они используются как отражатели сигналов или как простые объекты для наблюдения и проведения экспериментов, например, для изучения плотности атмосферы.
Конструкция и ориентация
Масса спутника может быть самой разной — от миниатюрных аппаратов весом в несколько сотен граммов до огромных станций массой в сотни тонн. Все зависит от задач миссии.
Крайне важным аспектом является ориентация спутника в пространстве. Для наблюдения за поверхностью Земли и ее атмосферой аппараты ориентируют вертикально. Спутники для астрономических исследований наводят на изучаемые звезды или планеты. Часто разные части спутника ориентируются по-разному: солнечные батареи поворачиваются к Солнцу для зарядки, а антенны — на наземные станции для устойчивой связи.
Системы, которые обеспечивают эту ориентацию, бывают пассивными (использующими естественные силы: магнитное поле Земли, аэродинамику или гравитацию) и активными (с двигателями-маховиками и реактивными микродвигателями). Активные системы сложнее и применяются на технически продвинутых аппаратах.
История покорения орбиты: от СССР до наших дней
Первый в мире искусственный спутник, легендарный «Спутник-1», был запущен Советским Союзом 4 октября 1957 года с космодрома Байконур. Над его созданием трудилась команда выдающихся ученых во главе с Сергеем Королевым. Это был алюминиевый шар диаметром 58 см с четырьмя антеннами и двумя радиопередатчиками. Его сигнал мог поймать любой радиолюбитель в мире. За 92 дня полета «Спутник-1» совершил 1440 витков, позволив ученым впервые измерить плотность верхних слоев атмосферы и изучить прохождение радиоволн через ионосферу. Уже 3 ноября 1957 года СССР запустил второй спутник с собакой Лайкой на борту, открыв эру биологических исследований в космосе.
Первый советский разведывательный спутник «Зенит-2» был выведен на орбиту 26 апреля 1962 года. Он был оборудован фотоаппаратурой и специальной капсулой для сброса отснятой пленки на Землю.
Соединенные Штаты ответили запуском своего первого спутника «Эксплорер-1» 1 февраля 1958 года. Несмотря на скромную массу (всего 8.3 кг), он нес важную научную аппаратуру — счетчик Гейгера, с помощью которого было открыто радиационный пояс Земли (пояс Ван Аллена).
За ними последовали и другие страны, входя в элитный «космический клуб»:
Франция («Астерикс-1», 1965 г.),
Австралия («ВРЕСАТ-1», 1967 г.),
Япония («Осуми», 1970 г.) и
Китай («Китай-1», 1970 г.).
Сегодня на орбите Земли находятся тысячи искусственных спутников, которые стали неотъемлемой частью современной жизни, обеспечивая связь, навигацию, прогноз погоды и научные открытия.