Искусственные спутники Земли — это космические аппараты, которые выводятся на околоземные орбиты для выполнения разнообразных научных и прикладных задач. Они стали неотъемлемой частью современной жизни, обеспечивая связь, навигацию, наблюдение за планетой и научные исследования.
Начало космической эры
История искусственных спутников началась 4 октября 1957 года, когда Советский Союз запустил первый в мире спутник. Это был небольшой металлический шар, выведенный на орбиту ракетой-носителем. Его успешный запуск ознаменовал начало новой, космической эры для человечества. За первым аппаратом последовали другие, и сегодня на орбитах нашей планеты находятся тысячи искусственных объектов.
Как спутники остаются на орбите?
Чтобы тело стало искусственным спутником Земли, ему необходимо достичь первой космической скорости — примерно 8 километров в секунду у поверхности планеты. Эта скорость позволяет аппарату вращаться вокруг Земли, не падая на неё. Обычно спутники работают на высотах от 150–200 километров и выше, где атмосфера уже практически отсутствует и не создаёт сопротивления. Высота их орбит может достигать десятков и даже сотен тысяч километров.
Применение спутников: от погоды до связи
Спутники открыли человечеству возможность взглянуть на планету со стороны. Одними из первых эту возможность оценили метеорологи (см. Метеорологическая техника). Теперь для получения глобальной картины погодных процессов им требуются лишь часы. В СССР для этих целей была создана постоянно действующая космическая система «Метеор». Спутники этой системы движутся по полярным орбитам, что позволяет им покрывать наблюдениями всю поверхность Земли.
В 1965 году в Советском Союзе был запущен первый спутник связи «Молния-1», положивший начало системе дальней космической связи «Орбита». Принцип её работы заключается в следующем: наземная станция передаёт сигнал на спутник, который его усиливает и ретранслирует на другую наземную станцию в любой точке планеты. Через такие спутники передаются телевизионные сигналы, телефонные разговоры, телеграммы и даже целые газетные полосы.
Стационарные орбиты и глобальный охват
Спутники «Молния» двигались по вытянутым эллиптическим орбитам, что требовало постоянного поворота антенн наземных станций. Более удобным решением стало размещение аппаратов на геостационарной орбите. Это круговая орбита в плоскости экватора на высоте около 36 тысяч километров. Спутник на такой орбите совершает один оборот за 24 часа, оставаясь как бы «неподвижным» над одной точкой Земли. Всего три таких спутника могут обеспечить связью всю планету. Примеры — советские спутники связи «Радуга» и спутник телевизионного вещания «Экран», сигналы которого можно было принимать на относительно простые коллективные антенны.
Спасательные миссии и научные исследования
Спутники играют ключевую роль в обеспечении безопасности. Международная система КОСПАС-САРСАТ, созданная при участии СССР, США и других стран, предназначена для поиска и спасания экипажей терпящих бедствие судов и самолётов. Система «Инмарсат» обеспечивает надёжную связь между кораблями в океане и любой точкой на суше. Кроме того, спутники служат точными ориентирами для навигации и проводят детальную съёмку земной поверхности для нужд науки и народного хозяйства.
Научные исследования с помощью спутников начались ещё в 1962 году с запуска серии аппаратов «Космос». Они изучали магнитное поле Земли, космическую радиацию, проводили биологические и технические эксперименты. На этих спутниках отрабатывались технологии защиты космонавтов от излучений и изучалось влияние космических условий на материалы и конструкции.
Сегодня развитие многих отраслей экономики и научных направлений невозможно представить без искусственных спутников Земли. Их роль в нашей жизни продолжает неуклонно возрастать с каждым годом.